近代物理學簡明教程

目錄
前言
第1章 量子力學初步 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)波波長的計算 2
1.1.3 物質(zhì)波的實驗驗證 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 一維無限深勢阱 16
1.6 一維諧振子問題 21
1.7 勢壘的穿透 隧道效應(yīng) 24
1.8 力學量的算符及其本征方程 28
1.8.1 力學量的算符表示 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 實驗規(guī)律提出的問題 36
2.1.2 原子實的極化與軌道的貫穿 37
2.1.3 堿金屬原子的能級及其光譜線系 38
2.2 電子自旋與光譜的精細結(jié)構(gòu) 40
2.2.1 電子自旋的假設(shè) 40
2.2.2 自旋角動量與自旋磁矩 40
2.2.3 施特恩-格拉赫實驗 42
2.2.4 原子的角動量 43
2.2.5 堿金屬原子態(tài)的符號與雙重能級 44
2.2.6 鈉原子雙重譜線系 45
2.3 氦原子 47
2.3.1 氦原子的角動量和量子數(shù)J 47
2.3.2 氦原子態(tài)的符號與能級 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
思考題與習題 64
第3章 激光基本知識 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
思考題與習題 86
第4章 外磁場對原子的影響 87
4.1 原子能級在磁場中的分裂 87
4.1.1 原子磁矩 87
4.1.2 能級在磁場中的分裂 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 拉莫爾進動 96
4.3.1 拉莫爾進動的原理及進動角速度 96
4.3.2 拉莫爾進動的應(yīng)用 97
4.4 順磁共振 97
4.4.1 順磁共振現(xiàn)象的觀測 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 怎樣測定磁場強度 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 磁場的測定 104
思考題與習題 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 導體、絕緣體和半導體 119
5.4.1 滿帶、空帶和導帶 119
5.4.2 絕緣體 120
5.4.3 導體 120
5.4.4 半導體 120
5.5 半導體的性質(zhì) 121
5.5.1 本征半導體 121
5.5.2 雜質(zhì)半導體 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 其他常用的半導體器件 127
5.7 半導體科學技術(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 集成光學和集成光電子學 129
5.7.4 超晶格、量子線和量子點器件 130
5.7.5 分子電子學 132
5.8 超導電性 134
5.8.1 超導現(xiàn)象 134
5.8.2 超導體的特性 135
5.8.3 超導電性的微觀理論 137
5.8.4 第二類超導體 138
5.8.5 約瑟夫森效應(yīng) 139
5.8.6 超導體研究的進展 140
思考題 146
第6章 原子核基本知識 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 核磁共振的實驗裝置及測量 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
思考題與習題 178
參考文獻 180