近代物理學(xué)簡(jiǎn)明教程

目錄
前言
第1章 量子力學(xué)初步 1
1.1 物質(zhì)波 1
1.1.1 德布羅意假設(shè) 1
1.1.2 物質(zhì)波波長(zhǎng)的計(jì)算 2
1.1.3 物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 3
1.2 不確定關(guān)系 4
1.3 波函數(shù) 8
1.3.1 自由粒子的波函數(shù) 8
1.3.2 波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋 9
1.3.3 波函數(shù)的性質(zhì) 11
1.4 薛定諤方程 13
1.4.1 薛定諤方程的建立 14
1.4.2 定態(tài)薛定諤方程 15
1.5 一維無(wú)限深勢(shì)阱 16
1.6 一維諧振子問(wèn)題 21
1.7 勢(shì)壘的穿透 隧道效應(yīng) 24
1.8 力學(xué)量的算符及其本征方程 28
1.8.1 力學(xué)量的算符表示 28
1.8.2 算符的本征函數(shù)及本征值 28
1.9 氫原子 29
1.9.1 氫原子中電子的薛定諤方程 29
1.9.2 氫原子的量子力學(xué)結(jié)果 30
第2章 多電子原子 36
2.1 堿金屬原子的光譜 36
2.1.1 實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出的問(wèn)題 36
2.1.2 原子實(shí)的極化與軌道的貫穿 37
2.1.3 堿金屬原子的能級(jí)及其光譜線系 38
2.2 電子自旋與光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 40
2.2.1 電子自旋的假設(shè) 40
2.2.2 自旋角動(dòng)量與自旋磁矩 40
2.2.3 施特恩-格拉赫實(shí)驗(yàn) 42
2.2.4 原子的角動(dòng)量 43
2.2.5 堿金屬原子態(tài)的符號(hào)與雙重能級(jí) 44
2.2.6 鈉原子雙重譜線系 45
2.3 氦原子 47
2.3.1 氦原子的角動(dòng)量和量子數(shù)J 47
2.3.2 氦原子態(tài)的符號(hào)與能級(jí) 48
2.3.3 躍遷選擇定則和亞穩(wěn)態(tài) 50
2.3.4 氦原子的光譜線系 50
2.4 原子的電子殼層結(jié)構(gòu) 51
2.4.1 泡利不相容原理 51
2.4.2 原子的殼層結(jié)構(gòu) 52
2.4.3 元素周期系 53
2.5 X射線光譜 56
2.5.1 連續(xù)譜：軔致輻射 57
2.5.2 特征譜：內(nèi)殼層電子的躍遷 59
2.5.3 莫塞萊定律 60
2.5.4 同步輻射 61
思考題與習(xí)題 64
第3章 激光基本知識(shí) 66
3.1 光與物質(zhì)相互作用基本理論 66
3.1.1 自發(fā)輻射 67
3.1.2 受激吸收與受激輻射 68
3.1.3 光與物質(zhì)作用的三種基本過(guò)程的關(guān)系 70
3.2 激光產(chǎn)生的基本原理 71
3.2.1 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 72
3.2.2 光學(xué)諧振腔的作用與結(jié)構(gòu) 74
3.2.3 光振蕩的閾值條件 75
3.3 激光的模式 76
3.4 幾種典型激光器 78
3.5 激光的特性 81
思考題與習(xí)題 86
第4章 外磁場(chǎng)對(duì)原子的影響 87
4.1 原子能級(jí)在磁場(chǎng)中的分裂 87
4.1.1 原子磁矩 87
4.1.2 能級(jí)在磁場(chǎng)中的分裂 89
4.2 塞曼效應(yīng) 91
4.2.1 塞曼效應(yīng)的觀察 91
4.2.2 塞曼效應(yīng)的理論解釋 92
4.3 拉莫爾進(jìn)動(dòng) 96
4.3.1 拉莫爾進(jìn)動(dòng)的原理及進(jìn)動(dòng)角速度 96
4.3.2 拉莫爾進(jìn)動(dòng)的應(yīng)用 97
4.4 順磁共振 97
4.4.1 順磁共振現(xiàn)象的觀測(cè) 97
4.4.2 順磁共振的量子論解釋 99
4.4.3 順磁共振的經(jīng)典圖像解釋 100
4.5 光泵磁力儀 100
4.5.1 光泵磁力儀的結(jié)構(gòu) 100
4.5.2 光泵作用 101
4.5.3 怎樣測(cè)定磁場(chǎng)強(qiáng)度 102
4.6 質(zhì)子磁力儀 103
4.6.1 質(zhì)子磁力儀的工作原理 103
4.6.2 磁場(chǎng)的測(cè)定 104
思考題與習(xí)題 106
第5章 分子和固體 108
5.1 分子結(jié)構(gòu)及分子光譜 108
5.1.1 氫分子 108
5.1.2 分子光譜 109
5.2 晶體及其基本結(jié)合形式 111
5.2.1 晶體結(jié)構(gòu) 111
5.2.2 按結(jié)合力的性質(zhì)將晶體分類 113
5.3 固體的能帶 115
5.3.1 晶體中電子的共有化 116
5.3.2 能帶的形成 116
5.4 導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體 119
5.4.1 滿帶、空帶和導(dǎo)帶 119
5.4.2 絕緣體 120
5.4.3 導(dǎo)體 120
5.4.4 半導(dǎo)體 120
5.5 半導(dǎo)體的性質(zhì) 121
5.5.1 本征半導(dǎo)體 121
5.5.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體 122
5.5.3 電阻率和溫度的關(guān)系 124
5.6 pn結(jié) 124
5.6.1 pn結(jié)的整流作用 125
5.6.2 pn結(jié)的光電效應(yīng) 126
5.6.3 其他常用的半導(dǎo)體器件 127
5.7 半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)展望 127
5.7.1 信息革命 127
5.7.2 更高的集成度 129
5.7.3 集成光學(xué)和集成光電子學(xué) 129
5.7.4 超晶格、量子線和量子點(diǎn)器件 130
5.7.5 分子電子學(xué) 132
5.8 超導(dǎo)電性 134
5.8.1 超導(dǎo)現(xiàn)象 134
5.8.2 超導(dǎo)體的特性 135
5.8.3 超導(dǎo)電性的微觀理論 137
5.8.4 第二類超導(dǎo)體 138
5.8.5 約瑟夫森效應(yīng) 139
5.8.6 超導(dǎo)體研究的進(jìn)展 140
思考題 146
第6章 原子核基本知識(shí) 148
6.1 原子核的組成及基本性質(zhì) 148
6.1.1 原子核的組成 148
6.1.2 原子核的電荷和質(zhì)量 149
6.1.3 原子核的形狀和大小 150
6.1.4 原子核的自旋(角動(dòng)量)和磁矩 151
6.1.5 原子核的宇稱 152
6.1.6 原子核的結(jié)合能 153
6.1.7 原子核的統(tǒng)計(jì)性和電四極矩 155
6.2 核力和核結(jié)構(gòu) 155
6.2.1 核力及其性質(zhì) 156
6.2.2 液滴模型 158
6.2.3 原子核的殼層模型 158
6.2.4 原子核的集體模型 161
6.3 放射性衰變和核反應(yīng) 161
6.3.l 放射性衰變 162
6.3.2 放射性衰變的基本規(guī)律 163
6.3.3 核反應(yīng) 166
6.3.4 核裂變與核聚變 167
6.4 核磁共振(NMR) 170
6.4.1 核磁共振基本原理 170
6.4.2 核磁共振的實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)量 171
6.4.3 核磁共振的應(yīng)用 171
6.5 γ躍遷 173
6.5.1 γ射線對(duì)核的反沖 173
6.5.2 穆斯堡爾效應(yīng) 175
6.5.3 穆斯堡爾效應(yīng)的應(yīng)用 176
思考題與習(xí)題 178
參考文獻(xiàn) 180