原子物理学

课程编码：B02GB005Y-01 英文名称：Atomic Physics 课时：72 学分：4.00 课程属性：公共必修课 主讲教师：吕才典等

原子物理学是一门讨论物质基本结构和相互作用的导论课程。本课程以阐述原子结构为核心，讨论原子和原子核这一物质结构层次的基本物理图像。要求学生了解在原子研究领域中经典物理遇到的主要困难，为此而引入的一些全新的分析方法和推理思路。并要求学生掌握原子的基本结构、原子的能级和光谱的基本规律、原子的一些基本概念（包括：原子的量子态、电子自旋、泡利原理等等）以及原子核的性质和核反应的基本规律。为量子力学的学习打下基础。

高等数学、力学、热学、光学、电磁学

第一章 原子的核式模型
原子的发现；电子和原子核的发现；卢瑟福模型和卢瑟福散射；原子行星模型的意义和困难。

第二章 玻尔的氢原子理论
氢原子光谱；夫兰克-赫兹实验；波尔的氢原子理论；玻尔理论的成功和局限；

第三章 量子力学初步
能量的量子化；光子的引入与光电效应；物质波和波粒二相性；薛定谔方程、几率波及海森堡不确定原理；氢原子光谱的量子力学解释。

第四章 原子中电子的自旋
电子轨道运动的磁矩；史特恩－盖拉赫实验；电子的自旋假设；原子光谱的精细结构：碱金属双线；赛曼效应、斯塔克效应。

第五章 多电子原子
氦原子的光谱和能级；两个电子的耦合；泡利不相容原理；元素周期表。

第六章 X射线和激光
X射线的原子起源和应用；康普顿散射；原子的激发和退激：荧光和激光产生机制；

第七章 原子核物理初步
原子核的辐射（a，b，g射线）；辐射探测；原子核的结构；核反应：裂变与聚变；原子核物理应用。

第八章 基本粒子物理简介
强子与轻子；介子与重子；夸克；四种基本相互作用；物质与反物质；粒子加速器与探测器。

考核方式：平时成绩（作业、小测验、出勤）占25%；期中考试占25%；期末闭卷笔试，占总成绩的50%。

章节/学时分配	讲课	习题课	实验课	上机课	讨论课
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通过课程内容知识的教学，培养学生追求真理，探索科学精神，学会认识问题、分析问题，找到解决问题的途径，掌握科学研究的方法，引领学生形成正确的科学观和价值观。例如：波粒二象性问题作为切入点，介绍科学实验在物理规律的发现过程中所起的决定性作用，揭示实践是检验真理的唯一标准的辩证唯物主义科学发展观，引导学生学会如何认识问题、分析问题，抓住事物的本质去探索问题。

教材：杨福家著：《原子物理学》高等教育出版社，2008年第4版
教学参考书：《近代物理学》 徐克尊，陈向军，陈宏芳 编著 中国科学技术大学出版社
《原子物理学》崔宏滨 编著 中国科学技术大学出版社

陈宏芳编著：《原子物理学》 科学出版社，2006年第1版。
Paul Peter Urone著：《大学物理学》（College Physics） 机械工业出版社， 2004年 英文版原版书第二版
褚圣麟著《原子物理学》 高等教育出版社

吕才典， 1989 年毕业于北京大学物理系。1994 年获北京大学理论物理博士学位。随后在中科院理论物理所、以色列理工大学、德国汉堡大学、日本广岛大学作博士后等研究工作。现任中科院高能物理研究所研究员，博士生导师，理论物理研究室副主任，高能物理前沿研究中心副主任，国际期刊《The European Physical Journal C》、《Scientific Reports》、《Journal of Physics G》编委，《中国物理C》副主编。主要从事粒子物理唯象学方面的研究工作，发表SCI论文160多篇，引用总数超过7000次，11篇论文单篇被引用超过100次。入选中国科学院“百人计划”；获得国家基金委“杰出青年基金”；国家基金委创新研究群体项目负责人。所授课程获国科大“校级优秀奖”，获中国科学院大学首届“李佩优秀教师奖”，国际理论物理中心(ICTP)资深协联成员。2019年 北京高校优秀本科课程。