原子物理学
原子物理学
少于1000 人选课
更新日期:2025/07/16
开课时间2025/01/31 - 2025/07/31
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

原子物理学是物理学(师范)专业的一门重要基础课程,其上承传统经典物理概念,下接现代量子力学知识,属于近代物理的理论范畴。原子物理学采用了普通物理的描述风格,讲述量子物理的基本概念和物理图像,以及支配物质运动和变化的基本相互作用,并在此基础上讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等层次的性质、特点和规律。使学生通过以原子结构为中心,以实验事实为线索,了解原子和原子核层次的物质结构及运动和变化规律,揭示宏观现象与规律的本质;学习相关问题所需要的量子力学基本概念,掌握物质微观结构三个层次的物理过程、研究方法,培养创新思维;对物质世界有更深入的认识,获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力。

Atomic physics is an important fundamental course for physics majors and engineering students who have already completed an introductory calculus-based physics course. The contents of this course may be subdivided into two broad categories: an introduction to the theories of quantum physics and applications of elementary quantum theory to atom, molecular, solid-state, nuclear, and particle physics。

Our basic objectives in this course are threefold:

(1)To provide simple, clear, and mathematically uncomplicated explanations of physical concepts and theories of modern physics.

(2)To clarify and show support for these theories through a broad range of current applications and examples. In this regard, we have attempted to answer questions, such as: The spectrum of hydrogens and their energy level? What is the atomic effective magnetic moment? How to explain the fine structure and Zeeman effects? What is the X-ray? How to arrange the electrons in atom?

(3)To enliven and humanize the text with brief sketches of the historical development of 20th century physics, including anecdotes and quotations from the key figures as well as interesting photographs of noted scientists and original apparatus.

教学计划

一、本课程共10章,57个教学微视频,视频总时长达574分钟。
二、本课程共48个学时,3学分。
三、本课程配套线下教材为《原子物理学》。
四、教学计划如下:
       (1)  第1至4章:量子物理基础理论。
       (2)  第5至8章:原子的基本结构。
       (3)  第9至10章:应用和推广。
五、授课方式介绍
       线上、线下相结合。
六、成绩评价:采用过程性评价与终结性评价相结合的线上评价体系;
       成绩是以“视频观看时长、完成作业、测试、考试及论坛发帖”之成绩为计算依据,分数占比如下:
       (1)视频观看           占 40%
       (2)作业成绩           占 15%
       (3)测验成绩           占 15%
       (4)考试成绩           占 20%
       (5)发帖讨论成绩    占 10%

课程大纲
绪论
第一部分 课件
绪论
第二部分 视频
1.1 原子物理学概论
1.2 原子物理简史
第二章 原子的基本状况
第一部分 课件
2.1 电子的发现
2.2 库仑散射公式
2.3 原子的核式结构模型
2.4 卢瑟福散射公式
第二部分 视频
2.1 电子的发现
2.2 库仑散射公式
2.3 原子的核式结构模型
2.4.1 卢瑟福散射公式
2.4.2 卢瑟福散射公式的实验验证和物理意义
第三章 原子的能级和辐射
第一部分 课件
3.1 Planck量子论
3.2 爱因斯坦光子假说
3.3 氢原子光谱
3.4 玻尔的氢原子理论
3.5 玻尔理论对类氢离子光谱的解释
3.6 夫兰克-赫兹实验
第二部分 视频
3.1 Planck量子论
3.2.1 光电效应实验现象
3.2.2 光电效应理论
3.3.1 光谱的基本特性
3.3.2 氢原子光谱
3.4.1 玻尔的假设
3.4.2 玻尔的氢原子理论
3.5 玻尔理论对类氢离子光谱的解释
3.6 夫兰克-赫兹实验
第四章 量子力学初步
第一部分 课件
4.1 实物粒子的波动性
4.2 物质波及其统计解释
4.3 Heisenberg不确定关系
4.4 薛定谔波动方程
4.5 量子力学问题的几个简例
4.6 量子力学对氢原子的描述
第二部分 视频
4.1 实物粒子的波动性
4.2 物质波及其统计解释
4.3 Heisenberg不确定关系
4.4 薛定谔波动方程
4.5.1 量子力学问题的几个简例
4.5.2 量子力学问题的几个简例
4.6 量子力学对氢原子的描述
第五章 碱金属原子和电子自旋
第一部分 课件
5.1 碱金属原子的光谱
5.2 原子实的极化和轨道贯穿
5.3 电子的轨道磁矩
5.4 碱金属光谱的精细结构(实验)
5.5 电子自旋—轨道运动相互作用
5.6 碱金属光谱的精细结构(理论)
第二部分 视频
5.1 碱金属原子的光谱
5.2 原子实的极化和轨道贯穿
5.3.1 电子的轨道磁矩
5.3.2 施特恩-盖拉赫实验
5.4 碱金属光谱的精细结构(实验)
5.5.1 电子的总角动量
5.5.2 电子自旋—轨道运动相互作用
5.6 碱金属光谱的精细结构(理论)
第六章 多电子原子
第一部分 课件
6.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级
6.2 具有两个价电子的原子态
6.3 原子态能级的排列规律定
6.4 泡利原理和同科电子
6.5 多电子原子光谱的一般规律
6.6 激光原理
第二部分 视频
6.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级
6.2.1 具有两个价电子的耦合
6.2.2 LS耦合
6.3 原子态能级的排列规律定
6.4 泡利原理和同科电子
6.5 多电子原子光谱的一般规律
6.6.1 激光原理
6.6.2 氦氖激光器的工作原理
第七章 在磁场中的原子
第一部分 课件
7.1 原子的磁矩
7.2 外磁场对原子的作用
7.3 塞曼效应(实验)
7.4 塞曼效应(理论)
第二部分 视频
7.1.1 单电子原子的磁矩
7.1.2 多电子原子的磁矩
7.2 外磁场对原子的作用
7.3 塞曼效应(实验)
7.4.1 正常塞曼效应
7.4.2 反常塞曼效应
第八章 原子的壳层结构
第一部分 课件
原子的壳层结构
第二部分 视频
8.1 原子的壳层结构
8.2 原子基态的确定
第九章 X射线
第一部分 课件
9.1 X射线的产生及其波长和强度
9.2 X射线的发射谱
9.3 康普顿效应
第二部分 视频
9.1 X射线的产生及其波长和强度
9.2 X射线的发射谱
9.3 康普顿效应
第十章 原子核
第一部分 课件
10.1 原子核的基本性质
10.2 核力和核结构
10.3 原子核的放射性衰变
10.4 裂变和聚变
第二部分 视频
10.1 原子核的基本性质
10.2 核力和核结构
10.3 原子核的放射性衰变
10.4 裂变和聚变
附录:学生慕课视频展示
2014级毕业生视频展示
邬佳娜同学视频展示
何沂琳同学视频展示
宛凯同学视频展示