原子分子光谱与结构理论

课程编码：180081070203P2001H 英文名称：Theory of Atomic and Molecular Spectra and Structure 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：钟志萍

本课程为原子与分子物理及其相关专业硕士和博士研究生的专业基础课。课程内容涵盖原子分子物理基础核心知识和当前的研究领域前沿课题。主要内容为：（1）从薛定谔方程、狄拉克方程到量子场论，从群论理论出发，利用对称性分析，阐明最简单的双体体系：氢原子和类氢离子、三体体系：氦原子和氢分子离子、多电子原子，双原子分子和多原子分子的能级标识和能级结构基本理论。具体地，对原子，采用角动量理论和拉卡代数的方法，阐明原子波函数求解、能级结构及其光谱现象；对分子，基于玻恩-奥本海默近似和分子点群理论，全面系统地讨论双原子及多原子分子的转动、振动和电子等光谱的基础知识，阐明光谱现象和分子内部结构的关系；（2）从辐射与原子的相互作用出发，涵盖激光冷却、原子钟、物质波干涉和离子俘获等主题，展示对量子系统的精确控制，精密测量和量子计算。通过本课程的学习，为进一步学习原子分子物理及从事专业研究打下基础。

量子力学、原子物理

第一章 双体体系-氢原子和类氢离子能级结构与光谱 24.0学时 钟志萍
第1节 光谱基本知识
第2节 基本实验测量
第3节 光与原子相互作用爱因斯坦理论
第4节 一般性理论处理方法
第5节 类氢原子和类氢离子能级结构德的薛定谔方程求解
第6节 精细结构与自旋轨道相互作用
第7节 相对论效应与狄拉克方程求解
第8节 兰姆线移；超精细结构和同位素移动；原子体系哈密顿量的量子场论表达式
第9节 角动量理论
第10节 角动量理论
第11节 超精细结构和同位素移动,原子体系哈密顿量的量子场论表达式
第12节 赛曼效应和斯塔克效应
第二章 三体及四体体系-氦原子、氢分子离子和氢分子能级结构 4.0学时 钟志萍
第1节 量子力学多体问题及量子态的分类；氦原子
第2节 氦原子等价双态系统-氢分子离子和氢分子；化学键本质；玻恩-奥本海默近似
第三章 多电子原子能级结构与光谱 12.0学时 钟志萍
第1节 LS谱项的无耦合表象表示的波函数及用拉卡方法求能量
第2节 一价原子能级的精细结构和氦原子能级的精细结构
第3节 LS耦合与jj耦合
第4节 耦合的一般情形
第5节 碱金属光谱分析
第6节 原子波函数计算
第四章 双原子分子电子、振动和转动光谱与结构 4.0学时 钟志萍
第1节 双原子分子转动光谱与结构
第2节 双原子分子振动光谱与结构，电子光谱与结构
第五章 多原子分子电子、振动和转动光谱与结构 6.0学时 钟志萍
第1节 分子点群；群表象理论
第2节 多原子分子转动能量和转动波函数；多原子分子的振动光谱
第3节 多原子分子振动光谱和电子光谱
第六章 激光冷却、原子钟、物质波干涉和离子俘获 10.0学时 钟志萍
第1节 激光与原子相互作用理论
第2节 激光冷却，磁光阱
第3节 拉姆齐干涉仪，原子钟，物质波干涉仪
第4节 原子重力仪，原子陀螺
第5节 离子阱，量子计算

钟志萍，1992年、1997年中国科学技术大学获得学士、博士学位，1997年至1999年在清华大学从事博士后研究，1999年起在中国科学院研究生院任教，现为中国科学院大学教授，曾访问法国国家科学研究中心的国家超级计算中心、德国海德堡大学研究工作。主要从事原子分子和光物理研究。研究方向涉及原子分子结构和动力学过程的理论和实验研究，以及冷原子物理和量子信息中原子分子物理问题的实验研究。

王如泉，1996年毕业于中国科学技术大学试点班，2006年获得美国耶鲁大学博士学位，长期在美国耶鲁大学和斯坦福大学从事科研研究。导师Mark Kasevich教授是冷原子物理领域的专家，1997年诺贝尔物理奖得主朱棣文教授的学生。2006年起在中科院物理所工作，历任助理研究员和副研究员。主要研究方向：激光冷却，玻色-爱因斯坦凝聚，玻色-费米混合简并系统，量子存储，量子信息等。过去的主要工作及获得的成果：2005年12月在斯坦福大学实现世界第三台锂原子玻色-爱因斯坦凝聚装置，2010年1月在中科院物理研究所实现中国第五台铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚装置。