原子物理學(xué)教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上原子物理學(xué)教案【篇一：原子物理學(xué)教學(xué)大綱】 原子物理學(xué)課程教學(xué)大綱（54學(xué)時(shí)） （理論課程） 一 課程說明 （一）課程概況 課程中文名稱：原子物理學(xué) 課程英文名稱：atomic physics 課程編碼： 開課學(xué)院：理學(xué)院 適用專業(yè)/開課學(xué)期：物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)/第四學(xué)期 學(xué)分/周學(xué)時(shí)：3/3 原子物理學(xué)是物理學(xué)專業(yè)的一門重要專業(yè)核心必修課程，屬于專業(yè)發(fā)展課程。原子物理學(xué)是研究介于分子和原子核兩層次間物質(zhì)結(jié)構(gòu)的科學(xué)，研究這一層次是由什么組成，組成物是怎樣運(yùn)動(dòng)和發(fā)生相互作用的。原子物理學(xué)的發(fā)展為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)，它上承經(jīng)典物理，下接量子力學(xué)，屬于近代物理的范疇，

2、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，原子物理學(xué)在許多領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用和拓展。 原子物理學(xué)是量子力學(xué)、固體物理學(xué)等近代物理課程的基礎(chǔ)學(xué)科，學(xué)習(xí)本課程必須先修高等數(shù)學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)。 （二）課程目標(biāo) 1. 使學(xué)生初步建立描述微觀世界的物理圖像，掌握原子、原子核的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，了解粒子物理中的有關(guān)知識(shí)，為今后繼續(xù)學(xué)習(xí)量子力學(xué)、固體物理學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)等課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 2. 掌握研究原子物理問題的基本方法，明確如何由分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，建立物理模型，進(jìn)而建立物理理論體系的過程，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。 3. 使學(xué)生了解一些正在發(fā)展的學(xué)科前沿，擴(kuò)大視野，引導(dǎo)學(xué)生勇于思考、樂于探索發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)其良好的

3、科學(xué)素質(zhì)。培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀。 （三）學(xué)時(shí)分配二 教學(xué)方法和手段 以啟發(fā)式教學(xué)為主，學(xué)生自學(xué)為輔。教學(xué)中要注重理論教學(xué)中穿插背景材料、物理學(xué)史的教學(xué)，注重物理思想、物理方法的教學(xué)，注重把學(xué)科前沿引入經(jīng)典內(nèi)容的教學(xué)中，提倡學(xué)生課外查閱文獻(xiàn)了解學(xué)科前沿。 三 教學(xué)內(nèi)容 第一章 原子的基本狀況（含緒論）（4學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1了解原子物理學(xué)的發(fā)展歷史及原子物理學(xué)研究的內(nèi)容、方法和手段； 2掌握原子的靜態(tài)性質(zhì)； 3掌握原子的核式模型及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、盧瑟福散射公式； 4了解對兩種主要的原子模型的定性半定量分析、核式模型的意義及經(jīng)典物理在其中遇到的困難。 二、教學(xué)重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：原子的核式模型和盧

4、瑟福散射公式。 難點(diǎn)：盧瑟福散射公式的推導(dǎo)。 三、主要內(nèi)容 1. 原子物理學(xué)的發(fā)展史及研究的內(nèi)容、方法、手段； 2. 原子的基本狀況； 3. 盧瑟福核式模型的提出； 第二章 原子的能級和輻射（6學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1掌握氫原子光譜規(guī)律及光譜線系公式； 2掌握玻爾氫原子理論，能夠解釋氫原子和類氫離子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，正確作出氫原子和類氫離子的能級結(jié)構(gòu)圖； 3掌握光譜項(xiàng)、能級、線系限、波數(shù)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)、激發(fā)能，電離能等基本概念； 4掌握夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)的目的、原理、方法； 5理解玻爾對應(yīng)原理，了解玻爾理論創(chuàng)建的歷史背景及玻爾理論的意義和困難。二、教學(xué)重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：玻爾氫原子理論 難點(diǎn)：里德堡常數(shù)

5、的修正 三、主要內(nèi)容 1. 氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律； 2. 玻爾的氫原子理論； 3. 類氫離子光譜； 4. 夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)； 5. 玻爾對應(yīng)原理及玻爾理論的地位。 第三章 量子力學(xué)初步（6學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1. 理解德布羅意物質(zhì)波； 2. 掌握不確定關(guān)系； 3. 掌握波函數(shù)的物理意義； 4. 了解薛定諤方程在量子力學(xué)中的作用，掌握定態(tài)的概念，了解求解定態(tài)薛定諤方程 （本征問題）的基本步驟； 5. 了解運(yùn)用定態(tài)薛定諤方程求解氫原子問題的基本步驟，掌握描述電子空間運(yùn)動(dòng)的三 個(gè)量子數(shù)； 二、教學(xué)重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋、不確定關(guān)系、求解定態(tài)薛定諤方程（本征問題）的基本步驟、量子力學(xué)對氫原子

6、的描述及三個(gè)量子數(shù)。 難點(diǎn)：波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋、不確定關(guān)系、量子力學(xué)對氫原子的描述。 三、主要內(nèi)容 1. 德布羅意假設(shè)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證； 2. 海森伯不確定關(guān)系； 3. 波函數(shù)及統(tǒng)計(jì)解釋； 4. 薛定諤方程及量子力學(xué)的幾個(gè)簡例； 5. 量子力學(xué)對氫原子的描述。 第四章 堿金屬原子和電子自旋（6學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo)1. 掌握堿金屬原子光譜及能級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解產(chǎn)生量子虧損的原因，掌握堿金屬線系 公式及量子虧損、光譜項(xiàng)和屏蔽系數(shù)的計(jì)算； 2. 掌握電子自旋、單個(gè)價(jià)電子總角動(dòng)量的合成方法和描述電子量子態(tài)的四個(gè)量子數(shù)； 3. 掌握造成堿金屬原子能級精細(xì)結(jié)構(gòu)的原因及精細(xì)結(jié)構(gòu)公式； 4. 掌握單電子躍遷選擇定則，并

7、能畫出堿金屬原子精細(xì)能級躍遷圖； 5. 掌握氫原子能級的狄拉克公式和光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)；了解蘭姆移動(dòng)。 二、教學(xué)重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：電子自旋和軌道的相互作用 難點(diǎn)：堿金屬精細(xì)結(jié)構(gòu)裂距的推導(dǎo) 三、主要內(nèi)容 1. 堿金屬原子光譜； 2. 原子實(shí)的極化和軌道貫穿； 3. 堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)； 4. 電子自旋及其與軌道運(yùn)動(dòng)的相互作用； 5. 氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 第五章 多電子原子（6學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1掌握氦原子及第二族元素原子的光譜和能級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2重點(diǎn)掌握原子的l-s耦合方式、掌握j-j耦合方式，能正確地求出電子組態(tài)構(gòu)成的原子態(tài)（光譜項(xiàng)）； 3掌握洪特原則、朗德間隔定則和電偶極輻射躍遷選擇

8、定則，并能正確畫出能級圖，解釋氦原子、鎂原子等具有兩個(gè)價(jià)電子原子的光譜的形成； 4了解復(fù)雜原子光譜一般規(guī)律； 5掌握泡利不相容原理，了解同科電子原子態(tài)合成法； 二、教學(xué)重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：l-s 耦合、多電子原子的光譜、能級圖和原子態(tài)、泡利原理和同科電子原子態(tài)的確定、輻射躍遷的普用選擇定則。 難點(diǎn)：l-s 耦合 、同科電子原子態(tài)的確定。 三、主要內(nèi)容 1. 氦原子及鎂原子的光譜和能級； 2. 具有兩個(gè)價(jià)電子的原子態(tài)； 3. 泡利原理和同科電子； 4. 復(fù)雜原子光譜的一般規(guī)律； 5. 輻射躍遷的普用選擇定則；第六章 在磁場中的原子（6學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1. 掌握原子有效磁矩概念和有關(guān)計(jì)算，理解磁

9、場中原子的拉莫爾進(jìn)動(dòng)旋進(jìn)； 2. 掌握原子在外磁場中附加能量公式，并能用來解釋原子能級在外磁場中分裂現(xiàn)象； 3. 正確解釋史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果； 4. 掌握原子光譜在外磁場中的分裂（正常塞曼效應(yīng)、反常塞曼效應(yīng)）的量子解釋； 5. 知道斯塔克效應(yīng)； 6. 了解物質(zhì)的磁性，了解順磁共振、核磁共振的概念、原理和應(yīng)用。 二、教學(xué)重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：原子有效磁矩、塞曼效應(yīng)（正常、反常）、史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)分析。 難點(diǎn)：塞曼效應(yīng)的量子解釋、順磁共振及應(yīng)用。 三、主要內(nèi)容 1. 原子的磁矩； 2. 外磁場對原子的作用； 3. 史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)分析； 4. 塞曼效應(yīng)，斯塔克效應(yīng)； 5. 順磁共振，核磁共振。

10、第七章 原子的殼層結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1. 了解元素周期表的結(jié)構(gòu)，掌握玻爾對元素周期表的物理解釋； 2. 掌握電子填充原子殼層的原則：泡利原理和能量最小原理，理解并掌握原子的電子 殼層結(jié)構(gòu)，能正確寫出原子基態(tài)的電子組態(tài)，并求出其基態(tài)的原子態(tài)符號； 3. 掌握莫色勒定律，并以此解釋電子填充殼層時(shí)出現(xiàn)能級交錯(cuò)的原因。 二、教學(xué)重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：玻爾對元素周期表的解釋、電子填充殼層的原則、莫色勒定律。 難點(diǎn)：原子基態(tài)電子填充殼層的順序、莫色勒定律。 三、主要內(nèi)容 1. 元素性質(zhì)的的周期性變化； 2. 原子的電子殼層結(jié)構(gòu)； 3. 原子基態(tài)的電子組態(tài)。 第八章 x射線（4學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1

11、. 了解x射線發(fā)現(xiàn)的歷史、產(chǎn)生方法，掌握x射線的連續(xù)譜與標(biāo)識(shí)譜的特征和產(chǎn)生 的機(jī)制，掌握同x射線有關(guān)的原子能級結(jié)構(gòu)；【篇二：第八章原子物理學(xué) x射線教案】 原子物理學(xué)課程章節(jié)教案注：1根據(jù)課程教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃表填寫章節(jié)教案首頁； 2教案或講義正文附后，手書打印均可。 12 3 4 5【篇三：原子物理學(xué)教學(xué)大綱1】 原子物理學(xué)教學(xué)大綱 一、 課程名稱與編號 課程名稱：原子物理學(xué) 編 號： 二、 學(xué)時(shí)與學(xué)分 本課程學(xué)時(shí)：68學(xué)時(shí) 本課程學(xué)分：4 學(xué)分 三、 授課對象 大學(xué)二年級第二學(xué)期 四、 先修課程 力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué) 五、 課程性質(zhì)目的 本課程是為物理教育專業(yè)開設(shè)的必修課程，在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中

12、被列為基礎(chǔ)主干課。原子物理學(xué)是普通物理學(xué)的最后一部分，為經(jīng)典物理與近代物理之間的過渡課程，是物理教育專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程。 本課程的目的是：使學(xué)生初步了解微觀世界的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，了解無限分割的物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)層次，逐步建立用量子化的思想、概念、語言及思維方法來研究微觀世界，為繼續(xù)學(xué)習(xí)量子力學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)等后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。 六、 主要內(nèi)容、基本要求及學(xué)時(shí)分配 第一章 原子的盧瑟福模型 主要內(nèi)容： 1、原子的質(zhì)量和大小。 2、盧瑟福散射公式及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，原子的核式模型。 基本要求： 了解 粒子散射實(shí)驗(yàn)對認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的意義，了解測量原子大小方法，掌握原子和原子核半徑的數(shù)量級。 學(xué)時(shí)數(shù)： 4學(xué)時(shí)

13、第二章 玻爾理論與原子的能級和輻射 主要內(nèi)容： 1、氫原子光譜及原子光譜的一般情況。 2、玻爾的氫原子理論。 3、類氫離子的光譜和能級。 4、夫蘭克赫芝實(shí)驗(yàn)。 5、索末菲量子化通則與電子的橢圓軌道及原子空間取向量子化。 6、對應(yīng)原理和玻爾理論的地位。 基本要求： 掌握玻爾理論及對氫原子光譜和能級的解釋；理解微觀粒子的量子化特征，掌握類氫離子的光譜和能級；了解量子化通則、電子的橢圓軌道；了解對應(yīng)原理和玻爾理論的局限性。 學(xué)時(shí)數(shù)： 10學(xué)時(shí)第三章 量子力學(xué) 主要內(nèi)容： 1、波粒二象性。 2、不確定關(guān)系。 3、波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)詮釋。 4、氫原子的波動(dòng)方程與量子數(shù)。 基本要求： 了解微觀粒子的波粒二象性

14、特征，理解不確定關(guān)系是物質(zhì)世界的客觀規(guī)律；了解波函數(shù)及薛定鍔方程；了解氫原子的波動(dòng)方程；掌握氫原子的能量、角動(dòng)量、角動(dòng)量取向的量子化條件。 學(xué)時(shí)數(shù)： 8學(xué)時(shí) 第四章堿金屬原子 主要內(nèi)容： 1、堿金屬原子的光譜及解釋。 2、堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)與電子的自旋。 3、電子的自旋軌道相互作用。 4、單電子輻射的躍遷選擇定則。 5、氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)與蘭姆位移。 基本要求： 掌握堿金屬原子光譜和能級的規(guī)律，理解電子的自旋；掌握電子總角動(dòng)量的合成方法；理解電子的自旋軌道相互作用和堿金屬原子光譜和能級的精細(xì)；了解氫原子精細(xì)能級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。 學(xué)時(shí)數(shù)： 6學(xué)時(shí) 第五章多電子原子 主要內(nèi)容： 1、氦原子的光

15、譜和能級。 2、兩個(gè)電子的耦合與原子態(tài)。 3、泡利不相容原理與同科電子。 4、多電子原子光譜的一般規(guī)律。 5、輻射躍遷選擇定則。 基本要求： 掌握氦原子的光譜和能級；掌握兩個(gè)價(jià)電子的ls耦合方法和輻射躍遷選擇定則，掌握泡利原理和用四個(gè)量子數(shù)描述電子態(tài)的方法；了解jj耦合和多電子原子光譜的一般規(guī)律。 學(xué)時(shí)數(shù)： 4學(xué)時(shí) 第六章 磁場中的原子與塞曼效應(yīng) 主要內(nèi)容： 1、原子的磁矩。 2、外磁場對原子的作用與原子能級在磁場中的分裂。 3、史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 4、塞曼效應(yīng)。5、順磁共振。 基本要求： 掌握原子的磁矩；掌握原子與外磁場作用而產(chǎn)生的附加能量，并由此解釋史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和塞曼效應(yīng)；

16、了解順磁共振方法及其應(yīng)用。 學(xué)時(shí)數(shù)： 6學(xué)時(shí) 第七章 原子的殼層結(jié)構(gòu) 主要內(nèi)容： 1、元素的周期性變化與電子殼層結(jié)構(gòu)。 2、原子的基態(tài)電子組態(tài)與基態(tài)原子態(tài)。 基本要求： 理解元素的周期性變化來源于原子中電子的周期性殼層排列，了解原子的基態(tài)電子組態(tài)，掌握計(jì)算原子的基態(tài)的方法。 學(xué)時(shí)數(shù)： 4學(xué)時(shí) 第八章x射線 主要內(nèi)容： 1、x射線的產(chǎn)生及測量。 2、x射線產(chǎn)生的機(jī)制與x射線有關(guān)的原子能級。 3、康普頓效應(yīng)。 4、x射線的吸收。 基本要求： 了解x射線的發(fā)射譜及與x射線有關(guān)的原子能級；了解康普頓效應(yīng)與x射線的吸收。 學(xué)時(shí)數(shù)： 4學(xué)時(shí) 第九章 原子核物理 主要內(nèi)容： 1、原子核的基本性質(zhì)。 2、原子核的放射性衰變。 3、核力。 4、原子核模型。 5、原子核反應(yīng)。 6、原子核的裂變和聚變，原子能的利用。 基本要求： 了解原子核的基本性質(zhì)，掌握原子核結(jié)合能的意義和計(jì)算；掌握原子核的放射性衰變規(guī)律和衰變類型；掌握原子核反應(yīng)中的守恒定律；掌握反應(yīng)能計(jì)算方法；了解核力與核模型；了解原子核的裂變、聚變和原子能利用的前景。 學(xué)時(shí)數(shù)： 14學(xué)時(shí) 第十章 基本粒子 主要內(nèi)容： 1、基本粒子的分類與相互作用。 2、守恒定律和對稱原理。 3、層子模型?；疽螅?了解基本粒子與相互作用的分類及守恒定律和對稱原理，了解層子模型與高