近代物理学简明教程

目录前言第1章 量子力学初步 1 1.1 物质波 1 1.1.1 德布罗意假设 1 1.1.2 物质波波长的计算 2 1.1.3 物质波的实验验证 3 1.2 不确定关系 4 1.3 波函数 8 1.3.1 自由粒子的波函数 8 1.3.2 波函数的统计解释 9 1.3.3 波函数的性质 11 1.4 薛定谔方程 13 1.4.1 薛定谔方程的建立 14 1.4.2 定态薛定谔方程 15 1.5 一维无限深势阱 16 1.6 一维谐振子问题 21 1.7 势垒的穿透 隧道效应 24 1.8 力学量的算符及其本征方程 28 1.8.1 力学量的算符表示 28 1.8.2 算符的本征函数及本征值 28 1.9 氢原子 29 1.9.1 氢原子中电子的薛定谔方程 29 1.9.2 氢原子的量子力学结果 30 第2章 多电子原子 36 2.1 碱金属原子的光谱 36 2.1.1 实验规律提出的问题 36 2.1.2 原子实的极化与轨道的贯穿 37 2.1.3 碱金属原子的能级及其光谱线系 38 2.2 电子自旋与光谱的精细结构 40 2.2.1 电子自旋的假设 40 2.2.2 自旋角动量与自旋磁矩 40 2.2.3 施特恩-格拉赫实验 42 2.2.4 原子的角动量 43 2.2.5 碱金属原子态的符号与双重能级 44 2.2.6 钠原子双重谱线系 45 2.3 氦原子 47 2.3.1 氦原子的角动量和量子数J 47 2.3.2 氦原子态的符号与能级 48 2.3.3 跃迁选择定则和亚稳态 50 2.3.4 氦原子的光谱线系 50 2.4 原子的电子壳层结构 51 2.4.1 泡利不相容原理 51 2.4.2 原子的壳层结构 52 2.4.3 元素周期系 53 2.5 X射线光谱 56 2.5.1 连续谱：轫致辐射 57 2.5.2 特征谱：内壳层电子的跃迁 59 2.5.3 莫塞莱定律 60 2.5.4 同步辐射 61 思考题与习题 64 第3章 激光基本知识 66 3.1 光与物质相互作用基本理论 66 3.1.1 自发辐射 67 3.1.2 受激吸收与受激辐射 68 3.1.3 光与物质作用的三种基本过程的关系 70 3.2 激光产生的基本原理 71 3.2.1 粒子数反转 72 3.2.2 光学谐振腔的作用与结构 74 3.2.3 光振荡的阈值条件 75 3.3 激光的模式 76 3.4 几种典型激光器 78 3.5 激光的特性 81 思考题与习题 86 第4章 外磁场对原子的影响 87 4.1 原子能级在磁场中的分裂 87 4.1.1 原子磁矩 87 4.1.2 能级在磁场中的分裂 89 4.2 塞曼效应 91 4.2.1 塞曼效应的观察 91 4.2.2 塞曼效应的理论解释 92 4.3 拉莫尔进动 96 4.3.1 拉莫尔进动的原理及进动角速度 96 4.3.2 拉莫尔进动的应用 97 4.4 顺磁共振 97 4.4.1 顺磁共振现象的观测 97 4.4.2 顺磁共振的量子论解释 99 4.4.3 顺磁共振的经典图像解释 100 4.5 光泵磁力仪 100 4.5.1 光泵磁力仪的结构 100 4.5.2 光泵作用 101 4.5.3 怎样测定磁场强度 102 4.6 质子磁力仪 103 4.6.1 质子磁力仪的工作原理 103 4.6.2 磁场的测定 104 思考题与习题 106 第5章 分子和固体 108 5.1 分子结构及分子光谱 108 5.1.1 氢分子 108 5.1.2 分子光谱 109 5.2 晶体及其基本结合形式 111 5.2.1 晶体结构 111 5.2.2 按结合力的性质将晶体分类 113 5.3 固体的能带 115 5.3.1 晶体中电子的共有化 116 5.3.2 能带的形成 116 5.4 导体、绝缘体和半导体 119 5.4.1 满带、空带和导带 119 5.4.2 绝缘体 120 5.4.3 导体 120 5.4.4 半导体 120 5.5 半导体的性质 121 5.5.1 本征半导体 121 5.5.2 杂质半导体 122 5.5.3 电阻率和温度的关系 124 5.6 pn结 124 5.6.1 pn结的整流作用 125 5.6.2 pn结的光电效应 126 5.6.3 其他常用的半导体器件 127 5.7 半导体科学技术展望 127 5.7.1 信息革命 127 5.7.2 更高的集成度 129 5.7.3 集成光学和集成光电子学 129 5.7.4 超晶格、量子线和量子点器件 130 5.7.5 分子电子学 132 5.8 超导电性 134 5.8.1 超导现象 134 5.8.2 超导体的特性 135 5.8.3 超导电性的微观理论 137 5.8.4 第二类超导体 138 5.8.5 约瑟夫森效应 139 5.8.6 超导体研究的进展 140思考题 146 第6章 原子核基本知识 1486.1 原子核的组成及基本性质 148 6.1.1 原子核的组成 148 6.1.2 原子核的电荷和质量 149 6.1.3 原子核的形状和大小 150 6.1.4 原子核的自旋(角动量)和磁矩 151 6.1.5 原子核的宇称 152 6.1.6 原子核的结合能 153 6.1.7 原子核的统计性和电四极矩 155 6.2 核力和核结构 155 6.2.1 核力及其性质 156 6.2.2 液滴模型 158 6.2.3 原子核的壳层模型 158 6.2.4 原子核的集体模型 161 6.3 放射性衰变和核反应 161 6.3.l 放射性衰变 162 6.3.2 放射性衰变的基本规律 163 6.3.3 核反应 166 6.3.4 核裂变与核聚变 167 6.4 核磁共振(NMR) 170 6.4.1 核磁共振基本原理 170 6.4.2 核磁共振的实验装置及测量 171 6.4.3 核磁共振的应用 171 6.5 γ跃迁 173 6.5.1 γ射线对核的反冲 173 6.5.2 穆斯堡尔效应 175 6.5.3 穆斯堡尔效应的应用 176 思考题与习题 178参考文献 180