原子物理学教案

原子物理学教案【篇一：原子物理学教学大纲】《原子物理学》课程教学大纲（54学时）（理论课程）一课程说明（一）课程概况课程中文名称：《原子物理学》课程英文名称：atomicphysics课程编码：3910252109开课学院：理学院适用专业/开课学期：物理学、应用物理学/第四学期学分/周学时：3/3《原子物理学》是物理学专业的一门重要专业核心必修课程，属于专业发展课程。原子物理学是研究介于分子和原子核两层次间物质结构的科学，研究这一层次是由什么组成，组成物是怎样运动和发生相互作用的。原子物理学的发展为量子力学的建立奠定了基础，它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴，随着科学技术的发展，原子物理学在许多领域得到广泛地应用和拓展。《原子物理学》是《量子力学》、《固体物理学》等近代物理课程的基础学科，学习本课程必须先修《高等数学》、《力学》、《电磁学》和《光学》。（二）课程目标1.使学生初步建立描述微观世界的物理图像，掌握原子、原子核的结构和运动规律，了解粒子物理中的有关知识，为今后继续学习量子力学、固体物理学、近代物理实验等课程打下坚实基础。2.掌握研究原子物理问题的基本方法，明确如何由分析实验结果出发，建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。3.使学生了解一些正在发展的学科前沿，扩大视野，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质。培养学生辩证唯物主义世界观。（三）学时分配二教学方法和手段以启发式教学为主，学生自学为辅。教学中要注重理论教学中穿插背景材料、物理学史的教学，注重物理思想、物理方法的教学，注重把学科前沿引入经典内容的教学中，提倡学生课外查阅文献了解学科前沿。三教学内容第一章原子的基本状况（含绪论）（4学时）一、教学目标1．了解原子物理学的发展历史及原子物理学研究的内容、方法和手段；2．掌握原子的静态性质；3．掌握原子的核式模型及实验基础、卢瑟福散射公式；4．了解对两种主要的原子模型的定性半定量分析、核式模型的意义及经典物理在其中遇到的困难。二、教学重、难点重点：原子的核式模型和卢瑟福散射公式。难点：卢瑟福散射公式的推导。三、主要内容1.原子物理学的发展史及研究的内容、方法、手段；2.原子的基本状况；3.卢瑟福核式模型的提出；第二章原子的能级和辐射（6学时）一、教学目标1．掌握氢原子光谱规律及光谱线系公式；2．掌握玻尔氢原子理论，能够解释氢原子和类氢离子光谱的实验规律，正确作出氢原子和类氢离子的能级结构图；3．掌握光谱项、能级、线系限、波数、基态、激发态、激发能，电离能等基本概念；4．掌握夫兰克—赫兹实验的目的、原理、方法；5．理解玻尔对应原理，了解玻尔理论创建的历史背景及玻尔理论的意义和困难。二、教学重、难点重点：玻尔氢原子理论难点：里德堡常数的修正三、主要内容1.氢原子光谱的实验规律；2.玻尔的氢原子理论；3.类氢离子光谱；4.夫兰克—赫兹实验；5.玻尔对应原理及玻尔理论的地位。第三章量子力学初步（6学时）一、教学目标1.理解德布罗意物质波；2.掌握不确定关系；3.掌握波函数的物理意义；4.了解薛定谔方程在量子力学中的作用，掌握定态的概念，了解求解定态薛定谔方程（本征问题）的基本步骤；5.了解运用定态薛定谔方程求解氢原子问题的基本步骤，掌握描述电子空间运动的三个量子数；二、教学重、难点重点：波函数的统计诠释、不确定关系、求解定态薛定谔方程（本征问题）的基本步骤、量子力学对氢原子的描述及三个量子数。难点：波函数的统计诠释、不确定关系、量子力学对氢原子的描述。三、主要内容1.德布罗意假设及实验验证；2.海森伯不确定关系；3.波函数及统计解释；4.薛定谔方程及量子力学的几个简例；5.量子力学对氢原子的描述。第四章碱金属原子和电子自旋（6学时）一、教学目标1.掌握碱金属原子光谱及能级结构特点，理解产生量子亏损的原因，掌握碱金属线系公式及量子亏损、光谱项和屏蔽系数的计算；2.掌握电子自旋、单个价电子总角动量的合成方法和描述电子量子态的四个量子数；3.掌握造成碱金属原子能级精细结构的原因及精细结构公式；4.掌握单电子跃迁选择定则，并能画出碱金属原子精细能级跃迁图；5.掌握氢原子能级的狄拉克公式和光谱的精细结构；了解兰姆移动。二、教学重、难点重点：电子自旋和轨道的相互作用难点：碱金属精细结构裂距的推导三、主要内容1.碱金属原子光谱；2.原子实的极化和轨道贯穿；3.碱金属原子光谱的精细结构；4.电子自旋及其与轨道运动的相互作用；5.氢原子光谱的精细结构。第五章多电子原子（6学时）一、教学目标1．掌握氦原子及第二族元素原子的光谱和能级结构特点；2．重点掌握原子的l-s耦合方式、掌握j-j耦合方式，能正确地求出电子组态构成的原子态（光谱项）；3．掌握洪特原则、朗德间隔定则和电偶极辐射跃迁选择定则，并能正确画出能级图，解释氦原子、镁原子等具有两个价电子原子的光谱的形成；4．了解复杂原子光谱一般规律；5．掌握泡利不相容原理，了解同科电子原子态合成法；二、教学重、难点重点：l-s耦合、多电子原子的光谱、能级图和原子态、泡利原理和同科电子原子态的确定、辐射跃迁的普用选择定则。难点：l-s耦合、同科电子原子态的确定。三、主要内容1.氦原子及镁原子的光谱和能级；2.具有两个价电子的原子态；3.泡利原理和同科电子；4.复杂原子光谱的一般规律；5.辐射跃迁的普用选择定则；第六章在磁场中的原子（6学时）一、教学目标1.掌握原子有效磁矩概念和有关计算，理解磁场中原子的拉莫尔进动旋进；2.掌握原子在外磁场中附加能量公式，并能用来解释原子能级在外磁场中分裂现象；3.正确解释史特恩——盖拉赫实验的结果；4.掌握原子光谱在外磁场中的分裂（正常塞曼效应、反常塞曼效应）的量子解释；5.知道斯塔克效应；6.了解物质的磁性，了解顺磁共振、核磁共振的概念、原理和应用。二、教学重、难点重点：原子有效磁矩、塞曼效应（正常、反常）、史特恩-盖拉赫实验分析。难点：塞曼效应的量子解释、顺磁共振及应用。三、主要内容1.原子的磁矩；2.外磁场对原子的作用；3.史特恩-盖拉赫实验分析；4.塞曼效应，斯塔克效应；5.顺磁共振，核磁共振。第七章原子的壳层结构（4学时）一、教学目标1.了解元素周期表的结构，掌握玻尔对元素周期表的物理解释；2.掌握电子填充原子壳层的原则：泡利原理和能量最小原理，理解并掌握原子的电子壳层结构，能正确写出原子基态的电子组态，并求出其基态的原子态符号；3.掌握莫色勒定律，并以此解释电子填充壳层时出现能级交错的原因。二、教学重、难点重点：玻尔对元素周期表的解释、电子填充壳层的原则、莫色勒定律。难点：原子基态电子填充壳层的顺序、莫色勒定律。三、主要内容1.元素性质的的周期性变化；2.原子的电子壳层结构；3.原子基态的电子组态。第八章x射线（4学时）一、教学目标1.了解x射线发现的历史、产生方法，掌握x射线的连续谱与标识谱的特征和产生的机制，掌握同x射线有关的原子能级结构；【篇二：第八章原子物理学x射线教案】《原子物理学》课程章节教案注：1．根据课程教学进度计划表填写章节教案首页；2．教案或讲义正文附后，手书打印均可。12345【篇三：原子物理学教学大纲1】《原子物理学》教学大纲一、课程名称与编号课程名称：原子物理学编号：023305二、学时与学分本课程学时：68学时本课程学分：4学分三、授课对象大学二年级第二学期四、先修课程《力学》、《热学》、《电磁学》、《光学》五、课程性质目的本课程是为物理教育专业开设的必修课程，在教学培养计划中被列为基础主干课。原子物理学是普通物理学的最后一部分，为经典物理与近代物理之间的过渡课程，是物理教育专业的一门重要基础课程。本课程的目的是：使学生初步了解微观世界的结构和运动规律，了解无限分割的物质世界的结构层次，逐步建立用量子化的思想、概念、语言及思维方法来研究微观世界，为继续学习量子力学、近代物理实验等后续课程打下基础。六、主要内容、基本要求及学时分配第一章原子的卢瑟福模型主要内容：1、原子的质量和大小。2、卢瑟福散射公式及实验验证，原子的核式模型。基本要求：了解粒子散射实验对认识原子结构的意义，了解测量原子大小方法，掌握原子和原子核半径的数量级。学时数：4学时第二章玻尔理论与原子的能级和辐射主要内容：1、氢原子光谱及原子光谱的一般情况。2、玻尔的氢原子理论。3、类氢离子的光谱和能级。4、夫兰克—赫芝实验。5、索末菲量子化通则与电子的椭圆轨道及原子空间取向量子化。6、对应原理和玻尔理论的地位。基本要求：掌握玻尔理论及对氢原子光谱和能级的解释；理解微观粒子的量子化特征，掌握类氢离子的光谱和能级；了解量子化通则、电子的椭圆轨道；了解对应原理和玻尔理论的局限性。学时数：10学时第三章量子力学主要内容：1、波粒二象性。2、不确定关系。3、波函数及其统计诠释。4、氢原子的波动方程与量子数。基本要求：了解微观粒子的波粒二象性特征，理解不确定关系是物质世界的客观规律；了解波函数及薛定锷方程；了解氢原子的波动方程；掌握氢原子的能量、角动量、角动量取向的量子化条件。学时数：8学时第四章碱金属原子主要内容：1、碱金属原子的光谱及解释。2、碱金属原子光谱的精细结构与电子的自旋。3、电子的自旋—轨道相互作用。4、单电子辐射的跃迁选择定则。5、氢原子光谱的精细结构与兰姆位移。基本要求：掌握碱金属原子光谱和能级的规律，理解电子的自旋；掌握电子总角动量的合成方法；理解电子的自旋—轨道相互作用和碱金属原子光谱和能级的精细；了解氢原子精细能级结构的特点。学时数：6学时第五章多电子原子主要内容：1、氦原子的光谱和能级。2、两个电子的耦合与原子态。3、泡利不相容原理与同科电子。4、多电子原子光谱的一般规律。5、辐射跃迁选择定则。基本要求：掌握氦原子的光谱和能级；掌握两个价电子的ls耦合方法和辐射跃迁选择定则，掌握泡利原理和用四个量子数描述电子态的方法；了解jj耦合和多电子原子光谱的一般规律。学时数：4学时第六章磁场中的原子与塞曼效应主要内容：1、原子的磁矩。2、外磁场对原子的作用与原子能级在磁场中的分裂。3、史特恩—盖拉赫实验的结果。4、塞曼效应。5、顺磁共振。基本要求：掌握原子的磁矩；掌握原子与外磁场作用而产生的附加能量，并由此解释史特恩—盖拉赫实验的结果和塞曼效应；了解顺磁共振方法及其应用。学时数：6学时第七章原子的壳层结构主要内容：1、元素的周期性变化与电子壳层结构。2、原子的基态电子组态与基态原子态。基本要求：理解元素的周期性变化来源于原子中电子的周期性壳层排列，了解原子的基态电子组态，掌握计算原子的基态的方法。学时数：4学时第八章x射线主要内容：1、x射线的产生及测量。2、x射线产生的机制与x射线有关的原子能级。3、康普顿效应。4、x射线的吸收。基本要求：了解x射线的发射谱及与x射线有关的原子能级；了解康普顿效应与x射线的吸收。学时数：4学时第九章原子核物理主要内容：1、原子核的基本性质。2、原子核的放射性衰变。3、核力。4、原子核模型。5、原子核反应。6、原子核的裂变和聚变，原子能的利用。基本要求：了解原子核的基本性质，掌握原子核结合能的意义和计算；掌握原子核的放射性衰变规律和衰变类型；掌握原子核反应中的守恒定律；掌握反应能计算方法；了解核力与核模型；了解原子核的裂变、聚变和原子能利用的前景。学时数：14学时第十章基本粒子主要内容：1、基本粒子的分类与相互作用。2、守恒定律和对称原理。3、层子模型。基本要求：了解基本粒子与相互作用的分类及守恒定律和对称原理，了解层子模型与高能物理的最新进展。学时数：8学时七、教材与教学参考书1、教材杨福家著原子物理学，高等教育出版社，1985年。楮圣麟编原子物理学，人民教育出版社，1979年。2、教学参考书顾建中编原子物理学，高等教育出版社，1986年。苟清泉编原子物理学，高等教育出版社，第二版，1984年。吴知非编原子核物理学，高等教育出版社，1983年。威切曼量子物理学，科学出版社，1979年。凯格纳克、裴贝—裴罗拉近代原子物理学，科学出版社，1980年。韦