原子物理学（第4版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨福家 著

图书标签:

• 原子物理学
• 物理学
• 量子力学
• 原子结构
• 光谱学
• 核物理
• 现代物理
• 高等教育
• 教材
• 物理专业

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040229943

版次：4

商品编码：12241377

包装：平装

丛书名： 面向21世纪课程教材 ， 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2008-04-01

用纸：胶版纸

页数：476

字数：570000

正文语种：中文

内容简介

　　《原子物理学（第4版）》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，第1版在全国教材评选中荣获全国奖，第三版被列人“面向21世纪课程教材”并荣获全国普通高等学校教材二等奖。
　　《原子物理学（第4版）》本次修订保持原书特色，在此基础上增加了一些科学史和人文内容；介绍了一些原子物理在高科技应用方面的新发展；更新了物理学常量等重要数据，并对部分内容作了精简，使《原子物理学（第4版）》内容更加充实、新颖。
　　《原子物理学（第4版）》从实验事实出发，阐述原子结构为中心，联系原子物理学发展史，联系实际应用和科研前沿活动，深入浅出地讨论了原子物理学的基本内容，其中不少是作者的科研成果，学术水平较高。全书始终贯彻作者“培养智能”的编写意图，让学生了解前人是如何提出问题和解决问题的；并采用“言犹未尽”的讲授方法，培养学生提出问题和解决问题的能力。
　　《原子物理学（第4版）》可作为高等学校物理类专业原子物理课程的教材或参考书，亦可供有关科技人员参考。

内页插图

目录

绪论

第一章 原子的位形：卢瑟福模型
§1 背景知识
电子的发现电子的电荷和质量阿伏伽德罗常量原子的大小
§2 卢瑟福模型的提出
§3 卢瑟福散射公式
库仑散射公式的推导卢瑟福公式的推导
§4 卢瑟福公式的实验验证
盖革-马斯顿实验原子核大小的估计*关于小角处的卢瑟福公式*180a处的卢瑟福公式
§5 行星模型的意义及困难
意义困难补注：定量估计举例
小结
附录1A电学单位
习题

第二章 原子的量子态：玻尔模型
§6 背景知识
量子假说根据之一：黑体辐射量子假说根据之二：光电效应光谱
§7 玻尔模型
经典轨道加定态条件频率条件角动量量子化附注：数值计算法
§8 实验验证之一：光谱
氢光谱类氢光谱肯定氘的存在附注一：非量子化轨道*‘附注二：里德伯原子
§9 实验验证之二：弗兰克一赫兹实验
基本想法弗兰克一赫兹实验改进的弗兰克一赫兹实验结语
§10 玻尔模型的推广
玻尔-索末菲模型相对论修正碱金属原子的光谱题外话
小结
附录2A 知鱼乐
附录2B 量子百年话创新
习题

第三章 量子力学导论
§11 玻尔理论的困难
§12 波粒二象性
经典物理中的波和粒子光的波粒二象性德布罗意假设戴维孙一革末实验德布罗意波和量子态一个在刚性匣子中的粒子波和非定域性评注
§13 不确定关系
不确定关系的表述和含义不确定关系的简单导出应用举例互补原理
*对第一章的补注：卢瑟福散射经典描述的条件
§14 波函数及其统计解释
波粒二象性及概率概念双缝干涉实验态的叠加原理干涉实验的解释评注
§15 薛定谔方程
薛定谔方程的建立定态薛定谔方程应用举例
*§16 平均值与算符
平均值的求法算符的引入本征方程、本征函数和本征值
*§17 氢原子的薛定谔方程解
中心力场的薛定谔方程电子在库仑场中运动电子云图评注
小结
附录3A爱因斯坦的A、B系数
附录3B跃迁的选择规则
附录3C激光原理
附录3D原子单位（a．u．）
习题

第四章 原子的精细结构：电子的自旋
§18 原子中电子轨道运动的磁矩
经典表示式量子表示式角动量取向量子化
§19 施特恩一盖拉赫实验
§20 电子自旋的假设
乌仑贝克与古兹米特提出电子自旋假设朗德g因子单电子的g因子表达式施特恩一盖拉赫实验的解释
§21 碱金属双线
碱金属谱线的精细结构：定性考虑自旋一轨道相互作用：精细结构的定量考虑补注：原子内部磁场的估计
§22 塞曼效应
正常塞曼效应塞曼谱线的偏振特性反常塞曼效应+补注一：格罗春图
……

第五章 多电子原子：泡利原理
第六章 X射线
第七章 原子核物理概论
*第八章 超精细相互作用

*附录I．离子束分析
*附录II．高能物理浅说
附表

习题答案（部分）
名词索引
人名索引（部分）

前言/序言

　　本书是根据作者在复旦大学讲授原子物理学的讲稿修改和补充而成的。原子物理学是物理系和原子核科学系第四学期的一门基础课程，它既可作为普通物理学的最后一部分，又可看作学习近代物理的开始。
　　在讲授这门课程时，作者认为，作为一门大学课程，我们不仅要帮助同学积累一些知识，而且要特别提倡智能的培养。所谓智能，是指人们运用知识的才能；培养智能，主要是培养自学能力、思维能力、表达能力、研究能力和组织管理能力。如果只注重知识的积累，而不注意发展智能，那么，即使在头脑中有了一大堆公式、定理、概念，也不会灵活应用，不会独立地去积累更多的新知识，更不会有所创新。大学教学是否成功的标志之一，是看绝大多数同学是否经常在积极地思考，看他们在智能培养方面是否有明显的进步。
　　依照这样的精神，我们在本书中将随时给出一些不同深度的思考题，鼓励同学思考。我们主张采取“既讲清楚，又不讲清楚”、“言犹未尽”的讲授方法。应该力求讲清一些基本概念，使大多数同学经过思考即可容易地掌握这些知识。但对于已经学过的内容，我们提倡让同学自己去做“温故而知新”的工作；对于我们认为同学们经过思考可以掌握的内容、可以导出的公式，则留给同学们自己去做；有时我们留一些“伏笔”，过几章之后再作解答。对于一些较难的问题，我们鼓励在学习上感到比较轻松的同学通过思考和阅读一些文献后作出回答，并写出读书报告。我们在本书中尽可能多地列出有关的文献资料，其中不仅有著名学者写的一些原作，而且还有很多通俗文章。担任本课程教授工作的教师有必要读一些比本书范围更广泛、更深入的一些著作。有兴趣的同学，可以学习查阅参考文献的方法，并从对参考文献的阅读中受到有益的启示。
　　我们在本书中还列出了一些有关的“世界难题”，让同学们在年青的心灵中留下一些问题，准备在今后的岁月里去寻求答案。
　　总之，作者认为，成功的教学必须诱发问题；听了课，读了书，只感到“听得舒服，读来都懂”是不够的，真正的收获还应该反映在有没有产生新的问题。正像物理学家韦斯科夫（V.F.Weisskopf）所描述的：
　　“我们的知识好比是在无边无际的未知海洋中的一个小岛。这个岛屿变得愈大，它与未知海洋的接界也就扩展得愈广。”

《量子世界漫游：探索微观粒子的奇妙旅程》 人类对于宇宙的探索从未停歇，从浩瀚的星辰大海到生命起源的奥秘，再到构成万物最基本单元的微观粒子，我们不断拓展认知的边界。本书《量子世界漫游》将带领读者踏上一场引人入胜的旅程，深入探索那个由原子、亚原子粒子以及它们之间错综复杂相互作用构成的奇妙而又颠覆直觉的微观世界。 我们习惯于宏观世界的物理规律，例如物体会沿着可预测的轨迹运动，能量是连续的，以及信息可以被精确测量。然而，当我们将目光投向原子尺度时，这些熟悉的规律便开始瓦解，取而代之的是一系列令人惊叹的量子现象。本书将从最基础的概念入手，层层递进，揭示这个隐藏在现实表面之下的深刻结构。 第一章：窥探原子之门——古典视角下的微观疆域 在量子理论诞生之前，科学家们如何理解原子？本章将回顾原子模型的早期探索，从道尔顿的实心球模型，到汤姆孙的“梅子布丁”模型，再到卢瑟福的行星模型。我们将探讨这些模型的成功之处，以及它们在解释某些实验现象时遇到的困境。特别是卢瑟福实验如何通过散射实验揭示了原子的核式结构，为后来的理论发展奠定了基础。我们将看到，虽然这些古典模型在一定程度上描绘了原子的宏观特征，但它们无法解释原子光谱的离散性以及电子在原子核外稳定运行的问题。这些未能解释的现象，恰恰是通往量子世界最重要的大门。 第二章：光之谜语与能量的“量子化” 普朗克在解释黑体辐射时提出的“能量量子假说”，是量子力学诞生的标志。本章将详细阐述这一革命性的概念。我们将理解“量子化”的真正含义——能量不是连续变化的，而是以离散的“份”——量子——存在的。我们将深入探讨光电效应，爱因斯坦如何将普朗克的量子假说应用于光，提出了光子的概念，并成功解释了光电效应，进一步巩固了光的粒子性。这一概念的提出，彻底颠覆了我们对能量和光的传统认知，为理解原子行为打开了新的视角。 第三章：电子的二重奏——波粒二象性的挑战 德布罗意提出的物质波假说，将波粒二象性的概念从光扩展到了所有物质粒子，包括电子。本章将深入探讨这一颠覆性的思想。我们将看到，电子不仅仅是微小的粒子，它们还表现出波动性，例如在电子衍射实验中。这种波粒二象性，意味着我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量，这是量子世界最核心的特征之一，也是与我们直觉相悖的。我们将探讨这一概念如何解释电子在原子中的行为，以及它对我们理解测量过程的影响。 第四章：玻尔的原子模型——量子跃迁与稳定 玻尔模型是连接古典物理学与量子力学的重要桥梁。本章将聚焦玻尔如何巧妙地将普朗克的量子概念应用于原子的结构。我们将详细分析玻尔原子模型的基本假设：电子只能在特定的轨道上运动，这些轨道具有固定的能量，当电子在不同轨道间跃迁时，会吸收或放出特定频率的光子。我们将看到，玻尔模型成功地解释了氢原子光谱的离散性，这是一项巨大的成就。尽管玻尔模型在描述多电子原子时存在局限性，但它提出的“量子跃迁”概念，深刻影响了后来的量子理论发展。 第五章：不确定性的阴影——海森堡的量子哲学 海森堡不确定性原理是量子力学的基石之一，它深刻地揭示了微观世界固有的不确定性。本章将深入剖析这一原理，解释为什么我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。我们将通过具体的例子，例如对电子位置的测量会不可避免地改变其动量，来理解不确定性原理的含义。我们将探讨它对我们理解测量过程以及对微观粒子行为的预测所带来的根本性限制。这一原理不仅仅是物理学上的一个公式，它更是一种哲学上的深刻洞见，挑战了我们对因果律和客观实在的传统观念。 第六章：概率的乐章——薛定谔方程与波函数 量子力学不再提供粒子精确的运动轨迹，而是用概率来描述粒子的行为。本章将介绍薛定谔方程，它是量子力学中最核心的方程之一，描述了微观粒子状态随时间的变化。我们将理解波函数 $Psi$ 的概念，它包含了粒子在某个位置出现的概率信息。我们将探讨波函数的平方 $|Psi|^2$ 如何与概率密度联系起来，以及它如何取代了经典力学中粒子确定的位置和速度。我们将看到，量子力学本质上是一个概率性的理论，它预测的是事件发生的可能性，而不是必然性。 第七章：量子叠加与测量之谜 量子叠加态是量子世界最奇特的现象之一。本章将深入探讨这一概念，即一个量子系统可以同时处于多种可能状态的叠加。我们将以著名的“薛定谔的猫”思想实验为例，生动地阐述量子叠加态的含义及其在宏观世界中的奇异表现。我们还将讨论“测量问题”，即当进行测量时，叠加态会“坍缩”到某一个确定的状态。这一过程的本质以及其哲学含义，至今仍是物理学界研究的热点。 第八章：量子纠缠——“鬼魅般的超距作用” 量子纠缠是量子力学中最令人着迷的现象之一。本章将揭示两个或多个粒子之间存在的一种深刻联系，无论它们相距多远，它们的状态都紧密相关。我们将解释，当测量其中一个纠缠粒子时，另一个粒子的状态会瞬间确定，这种“鬼魅般的超距作用”挑战了我们对空间和时间的基本理解。我们将探讨量子纠缠在量子计算、量子通信等前沿科技中的巨大潜力。 第九章：原子核的舞蹈——核力与放射性 原子并非最基本的存在，原子核内部更是充满了惊人的能量与复杂的相互作用。本章将聚焦原子核的结构和性质。我们将介绍驱动原子核稳定的强大力量——核力，以及它的独特性质。我们将深入探讨放射性现象，理解放射性衰变，如α衰变、β衰变和γ衰变，是如何发生的，以及这些衰变过程背后的量子机制。我们还将简要介绍核能的产生原理，展示原子核内部蕴藏的巨大能量。 第十章：量子世界的应用与未来展望 量子力学早已不再是纯粹的理论，它已经深刻地改变了我们的生活，并在不断推动着科技的进步。本章将回顾量子力学在现代科技中的广泛应用，例如激光、半导体技术、核磁共振成像（MRI）等。我们将展望量子计算、量子通信、量子传感等正在蓬勃发展的量子技术，它们有望在未来解决当前难以逾越的科学难题，并带来革命性的变革。本书的最后一章将鼓励读者思考，量子世界是如何深刻地影响着我们对宇宙和自身的理解，以及未来的科学探索将把我们带向何方。 《量子世界漫游》旨在以通俗易懂的语言，带领读者领略量子世界的奇妙与深邃。我们希望通过这本书，激发读者对微观粒子世界的求知欲，理解那些看似反常却又普遍存在的量子现象，并认识到量子力学在现代科学和技术中的重要地位。这是一次关于真理的追寻，一次关于想象力的飞跃，一次关于人类智慧的闪光。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在我看来，在于它提供了一种理解原子物理学“思维方式”的途径，而不仅仅是知识的堆砌。作者在行文过程中，非常注重引导读者去思考“为什么”，而不是仅仅告知“是什么”。例如，在讲解原子光谱时，书中并没有直接给出各种跃迁的能量公式，而是先从能量守恒和动量守恒的角度出发，结合普朗克量子假说，一步步推导出原子能量的量子化以及光谱线与能级跃迁的对应关系。这种“解构式”的讲解，让我能真正理解原子物理学背后的逻辑和推理过程，而不是死记硬背公式。我尤其欣赏书中对于一些“反直觉”的量子现象的解释，比如量子隧穿效应。作者没有回避其复杂性，而是通过类比（例如，一个人可以“穿过”一道门，尽管它没有被打开）来帮助读者建立初步的直观认识，然后再引入量子力学的数学描述。这种“桥梁式”的讲解，有效地消除了我对抽象概念的畏惧感。此外，书中对现代物理学前沿的介绍也相当到位，例如对费曼图和量子电动力学的初步探讨，虽然只是蜻蜓点水，但已经足以激发读者进一步探索的兴趣。这本书的语言风格偏向于学术探讨，但又不会过于枯燥，它像一位博学的智者，在娓娓道来，引导读者进入一个更加深邃的物理世界。对于那些希望深入理解原子物理学本质，而不仅仅是掌握其表面知识的读者来说，这本书无疑是绝佳的选择。

评分☆☆☆☆☆

我是一个资深的书虫，涉猎过不少科学书籍，但《原子物理学（第4版）》给我留下了格外深刻的印象。这本书的优点在于其结构清晰，逻辑严谨，但最让我称赞的是它在理论深度和可读性之间找到了一个绝佳的平衡点。作者在阐述每一个概念时，都做到了“溯本求源”，比如在讲解量子力学的发展历程时，他详细回顾了黑体辐射、光电效应、康普顿效应等关键实验，并分析了这些实验对经典物理学造成的冲击，以及由此催生的量子理论。这种历史性的视角，让读者能够理解量子理论的诞生并非偶然，而是对自然规律的深刻揭示。我特别喜欢其中关于原子光谱的章节，作者不仅深入讲解了玻尔模型及其局限性，还对量子力学中的原子光谱进行了系统性的阐述，包括角动量量子化、自旋磁矩以及精细结构等。这些内容，在其他一些教材中可能只是寥寥数语带过，但在本书中却被细致地讲解，并辅以大量的插图和图表，使得抽象的量子力学概念变得触手可及。更令我欣喜的是，书中还穿插了关于原子核物理的一些内容，比如放射性衰变、核裂变和核聚变等。虽然这部分内容相对独立，但作者的处理方式非常巧妙，将原子物理和原子核物理紧密联系起来，展现了微观世界从原子到原子核的演进。这本书的语言风格既有学术的严谨性，又不失叙述的流畅性，让我能够沉浸其中，享受阅读的乐趣。我真心推荐给所有对原子物理学感兴趣的读者，无论你是学生还是业余爱好者，都能在这本书中获益良多。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《原子物理学（第4版）》纯属偶然，我一直对微观世界的奥秘充满好奇，但又苦于基础薄弱，市面上很多教材要么过于艰涩，要么过于浅显，总感觉抓不住重点。这次是朋友推荐，说这本书“讲得透彻又不会让人望而却步”，我半信半疑地翻开。初看目录，熟悉的量子力学、原子结构、光谱学等名词扑面而来，但翻到具体章节，才发现它以一种非常清晰的脉络展开。作者似乎深谙初学者的困惑，并没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是循序渐进地引入概念。比如，在讲解原子核模型时，不是直接给出卢瑟福散射的数学推导，而是先从宏观的弹珠碰撞类比，再逐步过渡到微观粒子的相互作用，这种“润物细无声”的讲解方式让我瞬间降低了心理门槛。而且，书中穿插了大量历史故事和科学家的轶事，比如玻尔的原子模型是如何受到普朗克量子假说的启发，居里夫人是如何在艰苦条件下进行放射性研究的，这些细节的加入，让冰冷的科学知识变得鲜活起来，仿佛能感受到那个时代科学家们探索未知的热情与艰辛。我尤其喜欢其中关于原子光谱的章节，它不仅仅是列举各种光谱线，而是深入探讨了每条光谱线背后的物理意义，比如塞曼效应和斯塔克效应的出现，是如何揭示原子内部电子的运动状态以及在外场作用下的变化。这让我明白了，看似简单的光谱，实则蕴含着丰富的量子信息，是理解原子世界的“钥匙”。这本书的排版也很舒服，图文并茂，插图大多清晰准确，有些示意图更是巧妙地将抽象的量子概念可视化，大大减轻了理解的难度。总而言之，这本书给我带来了全新的学习体验，让我觉得原子物理学并非高不可攀，而是充满魅力的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是原子物理学入门的“福音”！作为一名非物理专业的学生，我曾经对这个领域望而却步，总觉得充斥着让人头疼的数学和抽象的概念。然而，《原子物理学（第4版）》彻底颠覆了我的认知。作者的叙述风格极其生动有趣，他善于用类比和形象的比喻来解释复杂的物理现象。例如，在讲到波粒二象性时，作者并没有直接给出薛定谔方程，而是先从经典的麦克斯韦方程说起，然后巧妙地引入德布罗意提出的物质波概念，并用光子的类比来帮助读者理解电子的波动性。这种“由浅入深”的讲解方式，让我这个“小白”也能津津有味地读下去。更让我惊喜的是，书中大量的实例分析，涵盖了从早期原子模型到现代量子场论的各个方面，而且每个实例的讲解都详略得当，既有理论深度，又不失趣味性。比如，在介绍原子光谱时，书中不仅仅讲解了巴尔默公式，还详细分析了激光器的工作原理，以及同位素分离技术的应用，让我看到了原子物理学在现代科技中的重要地位和广泛影响。这些实际应用的案例，极大地激发了我学习的动力，让我觉得学到的知识不仅仅是理论，更是解决实际问题的有力工具。另外，书中对一些经典实验的详细复述，如卢瑟福的α粒子散射实验，不仅交代了实验过程，还深入分析了实验结果的意义，让我们能站在巨人的肩膀上，理解原子核模型的建立过程。总的来说，这本书的语言风格非常亲切，就像一位经验丰富的老师在循循善诱，让我感觉学习过程不再枯燥乏味，而是充满了发现的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，《原子物理学（第4版）》最显著的特点是其“系统性”和“前瞻性”。作者在构建知识体系时，并没有停留在对经典原子物理学的复述，而是将量子力学作为理解一切原子现象的基础，并在此基础上，逐步深入到原子结构、原子光谱、原子核物理等各个分支。我印象最深的是关于原子光谱的讲解，书中不仅详细阐述了单电子原子和多电子原子的光谱特性，还引入了群论和角动量耦合等现代量子力学工具，来解释更加复杂的光谱现象，如 LS耦合和 jj耦合。这种深入的讲解，让我对原子光谱的理解上升到了一个新的高度。更重要的是，这本书并未止步于此，而是巧妙地融入了对原子物理学在现代科技中的应用的讨论，例如，书中详细介绍了激光器的工作原理，包括受激辐射、粒子数反转等关键概念，并解释了不同类型激光器的特点和应用领域。此外，书中还对核磁共振成像（MRI）等现代医学诊断技术进行了初步的介绍，让我看到了原子物理学在解决实际问题中的巨大潜力。这本书的语言风格严谨而不失生动，它像一位经验丰富的向导，带领读者在原子物理学的广阔领域中进行一次全面而深入的探索。对于希望系统性地学习原子物理学，并了解其最新发展和应用方向的读者来说，这本书无疑是一部不可多得的优秀教材。