原子物理與量子力學（簡體書）

《原子物理與量子力學》為了適應高等院校工科相關專業對原子物理與量子力學知識的需求，并考慮到工科專業學時數的限制，在認真探索了原子物理與量子力學知識和內容上的密切關係后，編者在多年工科教學實踐的基礎上組織編寫了《原子物理與量子力學》。《原子物理與量子力學》共分11章，描述了近代物理中的主要實驗事實，從經典物理理論中的矛盾分析入手，逐步引入量子力學的概念并闡述量子力學理論，注重哲學思想、邏輯方法和應用能力的培養。編寫時，充分考慮了工科教學的特點和要求，力求結構層次分明，內容講解清晰，知識體系完整，并在各章節中安排了一些典型的例題和習題。
《原子物理與量子力學》可作為材料科學與工程專業、核工程與核技術專業、應用物理專業等各相關工科專業的本科生教材，也可作為物理專業或其他相關專業的教學參考用書。

第1章 緒論
1.1 19世紀末經典物理的回顧
1.1.1 經典力學理論
1I1.2 熱力學與統計物理理論
1.1.3 光學與電磁學理論
1.2 經典物理面臨的主要困難
1.2.1 黑體輻射
1.2.2 固體比熱
1.2.3 氫原子的線狀光譜
1.2.4 原子的核式結構模型
小結
習題

第2章 玻爾的舊量子論
2.1 玻爾的氫原子理論
2.1.1 氫原子中的電子運動
2.1.2 經典理論的困難
2.1.3玻爾的氫原子理論概述
2.1.4 對應原理
2.2 玻爾理論的光譜實驗驗證
2.2.1 氫原子光譜
2.2.2 類氫離子光譜
2.2.3 肯定氘的存在
2.3 夫蘭克一赫茲實驗與原子能級量子化的進一步證明
2.3.1 實驗原理與裝置
2.3.2 實驗結果的解釋
2.4 玻爾模型的推廣
2.4.1 電子橢圓軌道的量子化
2.4.2 相對論效應修正
2.4.3 堿金屬原子的光譜
2.4.4 原子實極化和軌道
貫穿
小結
習題

第3章 薛定諤方程的建立
3.1 波粒二象性
3.1.1 光的波粒二象性
3.1.2 物質的波粒二象性
3.2 波函數與態的疊加原理
3.2.1 波函數及其統計解釋
3.2.2 態的疊加原理
3.3 薛定諤方程的建立及其性質
3.3.1 自由粒子薛定諤方程的建立
3.3.2 推廣的薛定諤方程及其性質
3.3.3 能量本征方程和本征態
3.4 一維定態薛定諤方程
3.4.1 一維無限深勢阱
3.4.2 勢壘的貫穿——量子隧道效應
3.4.3 一維諧振子
小結
習題

第4章 力學量用厄米算符表達
4.1 算符及其運算規則
4.2 量子力學中的力學量用厄米算符表達
4.2.1 量子力學中的力學量與厄米算符的關係
4.2.2 厄米算符的本征值與本征函數
4.2.3 簡并態問題
4.3 不確定度關係
4.3.1 量子力學的基本對易式與角動量的對易式
4.3.2 不確定度關係概述
4.3.3 共同本征態
4.4 連續譜本征函數的歸一化問題
4.4.1 連續譜的波函數與波包
4.4.2 連續譜的歸一化問題
小結
習題

第5章 力學量隨時間的演化與對稱性
5.1 對易力學量完全集
5.2 力學量隨時間的演化
5.2.1 守恆量
5.2.2 量子力學中的守恆量與經典守恆量的區別
5.2.3 能級簡并與守恆量的關係守恆量在能量本征值問題中的
5.3 守恆量與對稱性的關係
5.3.1 對稱性與守恆量
5.3.2 時空對稱性及其應用
5.4 全同性原理
5.4.1 全同粒子系統的交換對稱性
5.4.2 全同粒子系統的波函數構造
小結
習題

第6章 中心力場
6.1 中心力場中的兩體問題
6.1.1 兩體問題
6.1.2 變量分離
6.1.3 球坐標系下的哈密頓算符
6.2 氫原子與類氫離子的量子力學理論
6.2.1 徑向方程的解
6.2.2 結果及討論
小結
習題

第7章電磁場中粒子的運動
7.1 電磁場中荷電粒子的運動
7.1.1 電磁場中荷電粒子運動的薛定諤方程
7.1.2 定域的概率守恆與流密度
7.1.3 規範不變性
7.2 正常塞曼效應
7.2.1 正常塞曼效應概述
7.2.2 正常塞曼效應的量子力學解釋
7.3 電子在均勻磁場中的運動
7.3.1 經典電磁理論的結果
7.3.2 量子力學結果
7.3.3 霍爾效應
小結
習題

第8章 矩陣力學簡介
8.1 態的表象
8.1.1 直角坐標系的旋轉變換
8.1.2 量子力學中態矢量的表象
8.2 算符的矩陣表示
8.2.1 算符的表象表示
8.2.2 量子力學中算符的矩陣表示
8.3 量子力學公式的矩陣表示
8.3.1 薛定諤方程的矩陣表示
8.3.2 平均值公式的矩陣表示
8.3.3 本征值方程的矩陣表示
8.3.4 力學量的表象變換
小結
習題

第9章 常用的近似方法
9.1 非簡并態微擾理論
9.2 簡并態微擾理論
9.3 氫原子的一級Stark效應
9.4 變分法及其應用
9.4.1 變分法
9.4.2 氦原子基態
9.5 晶體中一維近自由電子近似
9.6 含時微擾理論
9.7 躍遷概率
9.8 光的發射和吸收、選擇定則
小結
習題

第10章 電子自旋
10.1 原子中電子軌道運動的磁矩
10.1.1 經典表示式
10.1.2 量子力學的表示
10.2 斯特恩一蓋拉赫實驗
10.3 電子自旋的假設與電子自旋磁矩
10.4 電子自旋態與自旋算符
10.4.1 電子自旋態的描述
10.4.2 電子自旋算符，泡利矩陣
10.5 總角動量的本征態
10.6 堿金屬原子光譜的精細結構
10.6.1 堿金屬原子光譜精細結構概述
10.6.2 自旋與軌道耦合解釋
10.6.3 光譜精細結構的量子力學求解
10.7 反常塞曼效應
小結
習題

第11章 多電子原子
11.1 多電子的耦合
11.1.1 氦的光譜和能級
11.1.2 電子組態與兩個角動量的耦合
11.2 泡利原理
11.2.1 泡利不相容原理的敘述
11.2.2 應用舉例
11.2.3 同科電子合成的狀態
11.3 玻恩一奧本海默近似與哈特里一福克方法
11.3.1 玻恩一奧本海默近似
11.3.2 哈特里一福克方法
11.4 元素周期表與原子基態
11.4.1 元素性質的周期性變化
11.4.2 殼層中電子的數目
10.4.3 原子中電子組態的
能量與電子在殼層的
填充次序
11.4.4 原子基態
小結
習題
附錄
附錄AO常用物理學常數（量）表
附錄A1電子繞核作橢圓運動的6／a推導
附錄A2厄米方程的求解
附錄A3普朗克公式的導出
附錄A4勒讓德（Legendre）多項式與
球諧函數
附錄A5狄拉克符號
參考文獻