原子物理学

原子物理学是研究原子结构、性质及其与电磁辐射相互作用的物理学分支，是理解微观世界和量子力学的重要基础。

课程概述

原子物理学课程系统介绍原子的基本结构、能级结构、光谱特性等内容，为后续量子力学和现代物理学的学习奠定基础。

主要内容

1. 原子结构基础

• 原子的核式结构
• 玻尔原子模型
• 原子能级和光谱

2. 量子力学初步

• 波粒二象性
• 薛定谔方程
• 量子态和波函数

3. 氢原子结构

• 氢原子的量子力学解
• 能级和波函数
• 角动量和磁矩

4. 多电子原子

• 氦原子和锂原子
• 电子组态
• 泡利不相容原理

5. 原子光谱

• 光谱项和选择定则
• 精细结构
• 超精细结构

6. 原子在外场中的行为

• 塞曼效应
• 斯塔克效应
• 原子磁共振

7. X射线物理

• X射线的产生
• X射线光谱
• X射线的应用

8. 分子物理基础

• 分子能级
• 分子光谱
• 分子结构

学习目标

1. 掌握原子结构的基本理论
2. 理解原子光谱的产生机制
3. 能够分析原子在外场中的行为
4. 建立量子力学的初步认识

实践项目

• 原子光谱实验研究
• 塞曼效应观察实验
• X射线特性研究
• 原子能级计算

实验内容

1. 氢原子光谱测量
2. 塞曼效应实验
3. X射线衍射实验
4. 原子吸收光谱实验

学习资源

教材

• 《原子物理学》
• 《原子与分子物理》

参考书目

• 《量子力学导论》
• 《光谱学原理》

在线资源

• 原子光谱数据库
• 量子力学教学视频

考核方式

• 平时作业：30%
• 实验报告：20%
• 期中考试：20%
• 期末考试：30%

就业方向

• 原子分子物理研究
• 光谱分析技术
• 材料科学研究
• 量子技术开发

发展趋势

原子物理学在量子计算、精密测量、新材料开发等领域有重要应用，随着单原子操控技术的发展，原子物理研究不断深入。