《原子物理学》教学大纲(修订)201

《原子物理学》教学大纲(修订)201（精选3篇）

篇1：《原子物理学》教学大纲(修订)201

《原子物理学》教学大纲

一、教学目的与任务

课程性质：《原子物理学》是物理教育专业的专业必修课程。本课程着重从物理实验规律出发，引进近代物理关于微观世界的重要概念和原理，探讨原子、原子核及基本粒子的结构和运动规律，解释它们的宏观性质，以及在现代科学技术上的重大应用。本课程强调物理实验的分析、微观物理概念、物理图像和物理模型的建立和理解。

教学目的：物理学对物质微观结构的研究已经从原子层次深入到了原子核及基本粒子等层次，原子物理学又作为进一步学习原子层次以下其它物质微观结构层次的起点，通过原子物理学课程的学习，使学生掌握原子结构及核结构图象，原子的能级与辐射，外磁场对原子的作用、原子光谱规律及其产生机制等知识，使学生逐步掌握原子物理学中的实验事实和基本规律、基本原理及研究有关问题的思路和方法，培养学生发现和提出问题、建立物理模型、定性分析与定量计算的能力、理论联系实际的能力和独立获取知识的能力，开阔学生的思路，激发学生的探索和创新精神，提升其科学技术的整体素养，并为进一步学习量子力学、固体物理学及近代物理实验等课程打好基础。

二、教学基本要求

从原子结构模型出发使学生对原子的结构有个初步认识，理解原子核式结构，掌握原子能级概念和光谱的一般知识；理解氢原子的波尔理论，了解伏兰克-赫兹实验；了解氢原子能量的相对论效应；了解斯特恩－盖拉赫实验，理解原子的空间取向量子化；了解碱金属光谱的精细结构，电子自旋与轨道的相互作用；理解两个价电子的原子态，了解泡利原理；理解原子磁矩及外磁场对原子的作用，了解顺磁共振和塞曼效应；掌握原子的壳层结构和原子基态的电子组态；了解康普顿效应，理解X射线的衍射。

三、教学内容、要求与学时分配

绪论 2学时

介绍原子物理学的地位与作用、研究对象与研究方法、发展史以及学习上应注意的问题。第一章 原子的基本状况 3学时 1.1 原子的质量和大小 1学时 1.2 原子核式结构 1学时 1.3 同位素 1学时 教学重点与难点：

(1)卢瑟福原子核式结构模型；

(2)α粒子散射理论与卢瑟福散射公式及其应用。本章教学要求：

(1)了解α粒子散射实验对认识原子结构的作用；(2)掌握原子的核式结构。

第二章 原子的能级和辐射

10学时 2.1 光谱—研究原子结构的重要途径之一 1学时 2.2 氢原子光谱和原子光谱的一般情况 1学时 2.3 玻尔的氢原子理论和关于原子的普遍规律 1学时 2.4 类氢离子的光谱 1学时 2.5 夫兰克－赫兹实验与原子能级 1学时 2.6 量子化通则 1学时

2.7 电子的椭圆轨道与氢原子能量的相对论效应 1学时 2.8 史特恩－盖拉赫实验与原子空间取向的量子化 1学时 2.9 原子的激发与辐射 激光原理 1学时 2.10对应原理和玻尔理论的地位。

1学时 教学重点与难点：

(1)应用里德伯公式计算氢原子和类氢离子的谱线；(2)量子化通则及索末菲量子化条件。本章教学要求：

(1)掌握氢原子光谱的实验规律；

(2)掌握氢原子的玻尔理论和索末菲量子化条件，建立量子化概念；(3)掌握原子轨道磁矩概念，了解磁场对原子的作用；(4)了解史特恩－盖拉赫实验，掌握空间量子化条件。第三章 量子力学初步 2学时 3.1 物质的二象性 3.2.测不准原理

3.3 波函数及其物理意义 1学时 3.4 薛定谔波动方程 3.5 量子力学问题的几个简例

3.6 量子力学对氢原子的描述 1学时 教学重点与难点：

(1)波函数及其物理意义；(2)量子力学对氢原子的描述。本章教学要求：

介绍量子力学对氢原子的描述结果，其它内容在量子力学中学习。第四章 碱金属原子和电子自旋 8学时 4.1 碱金属原子的光谱 1学时 4.2 原子实的极化和轨道的贯穿 1学时 4.3 碱金属原子光谱的精细结构 2学时 4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用 2学时 4.5 单电子辐射跃迁的选择定则 1学时 4.6 氢原子光谱的精细结构与＊蓝姆移动 1学时 教学重点与难点：

(1)碱金属原子光谱的规律；(2)单电子辐射跃迁的选择定则；

(3)电子自旋概念的建立和碱金属原子光谱的精细结构。本章教学要求：

(1)掌握碱金属原子光谱的实验规律，了解原子实的极化和轨道贯穿；(2)了解光谱的精细结构及电子自旋同轨道运动的相互作用；(3)掌握单电子原子跃迁的选则定则；(4)掌握描述原子中电子状态的四个量子数。第五章 多电子原子 8学时

5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级 2学时 5.2 具有两个价电子的原子态 2学时 5.3 泡利原理与＊同科电子 1学时 5.4 复杂原子光谱的一般规律 1学时 5.5 辐射跃迁的选择定则 1学时

5.6 原子的激发和辐射跃迁的一个实例——氦氖激光器 1学时 教学重点与难点：

(1)应用LS耦合矢量模型讨论多电子原子的原子态；(2)辐射跃迁的选择定则。本章教学要求：

(1)掌握氦及第二族元素光谱的实验规律；(2)掌握角动量耦合的意义和原子状态符号的书写。第六章 在磁场中的原子 6学时 6.1 原子的磁矩 1学时 6.2 外磁场对原子的作用 1学时 6.3 史特恩－盖拉赫实验的结果 1学时 6.4 顺磁共振 1学时 6.5 塞曼效应 2学时 6.6 ＊抗磁性、顺磁性和铁磁性 教学重点与难点：(1)原子的磁矩；(2)外磁场对原子的作用；(3)塞曼效应的理论解释。本章教学要求：

(1)掌握原子轨道磁矩概念，了解磁场对原子的作用；

(2)了解顺磁共振和塞曼效应，理解正常塞曼效应的理论解释。第七章 原子的壳层结构 2学时 7.1 元素性质的周期性变化

7.2 原子的电子壳层结构 1学时 7.3 原子基态的电子组态 1学时 教学重点与难点： 教学重点与难点：(1)原子结构与元素性质周期变化的内在联系；(2)周期表中原子内层电子分布的一般规律；(3)原子基态的电子组态。本章教学要求：

(1)掌握原子结构与元素性质周期变化的内在联系；

(2)掌握周期表中原子内层电子分布的一般规律和原子基态的电子组态。第八章 X射线 5学时

8.1 X射线的产生及其波长和强度的测量 1学时 8.2 X射线的发射谱 1学时 8.3 同X射线有关的原子能级

1学时 8.4 X射线的吸收 1学时 8.5 康普顿效应

1学时 8.6 X射线在晶体中的衍射 教学重点与难点：

(1)X射线的产生机制及原子内层电子结构；(2)同X射线有关的原子能级。本章教学要求：

(1)了解X射线的产生机制及原子内层电子结构；(2)了解莫塞莱定律的物理实质；

(3)了解康普顿效应，理解X射线的衍射。第九章 分子结构和分子光谱 9.1 分子的键联 9.2 分子光谱和分子能级 9.3 双原子分子的电子态 9.4 双原子分子的振动光谱

9.5 双原子分子光谱的转动结构和分子常数的测定 9.6 组合散射（拉曼效应）9.7 多原子分子简述 教学重点与难点：

(1)双原子分子的电子态；(2)双原子分子光谱的转动结构和分子常数的测定；(3)组合散射（拉曼效应）。

＊本章教学要求：可根据需要选讲。

第十章 原子核 8学时 10.1 原子核的基本性质 1学时 10.2 原子核的放射衰变 1学时

10.3 射线同实物的相互作用和放射性的应用 1学时 10.4 核力 1学时 10.5 原子核结构模型 1学时 10.6 原子核反应 1学时 10.7 原子核裂变和原子能 1学时 10.8 原子核裂变和原子能利用的展望 1学时 教学重点与难点：

(1)放射性衰变规律及对衰变常数、半衰期和平均寿命的理解；(2)核反应中的守恒定律、反应能阈能和反应截面。本章教学要求：

(1)了解原子核的基本性质和成分；理解结合能的意义并能熟练计算；(2)掌握衰变规律及衰变方程；理解衰变常数、半衰期和平均寿命的物理意义；

(3)掌握反应能的概念；掌握裂变和聚变的基本特点和条件；(4)掌握几种类型的反应方程；了解放射性同位素的应用。第十一章 基本粒子

11.1 基本粒子和粒子的相互作用 11.2 粒子的观测 11.3 守恒定律和对称原理 11.4 共振态

11.5 强子分类和层子模型 11.6 关于电磁相互作用 11.7 弱相互作用 教学重点与难点：(1)粒子的分类；

(2)对基本粒子的守恒定律和对称性的理解。

＊本章教学要求：可根据需要选讲。

四、课程教学方法与手段

注重科学性与思想性相统一的原则，理论联系实际，注意知识的直观性、实践性和逻辑结构性，兼顾具体与抽象，采取讲授兼讨论、演示（可配合多媒体课件教学）兼探究等深入浅出的教学方法。从微观结构的考虑入手，揭示与之相关的宏观现象与规律的本质。使学生掌握原子的结构与性质及有关问题；掌握原子能级概念和光谱的一般知识；理解氢原子的波尔理论；掌握原子的壳层结构和原子基态的电子组态。按对各部分教学内容的要求不同，将课程内容分为掌握、理解、了解三级，对部分内容根据学生所学后续课程的不同，可以适当升、降一级，由教师在教学过程中灵活掌握。

五、教材与学习资源

教 材：褚圣麟编.《原子物理学》，高等教育出版社,2014.参考书：

[1]杨福家.原子物理学（第三版）.高等教育出版社,2000.[2]2顾建中.原子物理学.高等教育出版社,1998.[3]周尚文.原子物理学.兰州大学出版社,1995.[4]C.赫兹堡.原子光谱和原子结构.科学出版社,1959.[5]W.C.理查兹等.原子结构和原子光谱.人民教育出版社,1982.[6]郭敦仁.量子力学初步.人民教育出版社,1979.[7]海森堡.原子核物理学.科学出版社,1958.[8]R.高特里奥等.近代物理学.科学出版社,1981.[9]E.h.威切曼.量子物理学.伯克利物理学教程（第三卷），人民教育出版社.网上学习资源：

1、http://210.45.192.19/kecheng/2009shengji/6/dianzijiaoan.html

2、http://web.gdei.edu.cn/wlx/jiaoyanchengguo/jpkc/29pmtkakt q5eo.xhtml

3、http:///ec-webpage-show/check CourseNumber.do ?courseNumber=15571062

六、本课程与其他课程的关系

本课程需在高等数学、力学、电磁学、光学之后开设，同时又是量子力学、激光原理、固体物理等后继课程的前导课程。建议在三年级第一学期开设为宜。

七、课程考核方式与成绩评定 期末考试70%+作业和课堂表现30%

八、其它问题说明

大纲基本内容（不带*号部分）要求在54学时内完成，带*号部分内容做为选学内容由教师在教学过程中灵活掌握。

篇2：原子物理课程教学探究

一、把握教学内容主线,适当调整教学内容

1.以教材为主要依据,把握知识点主线展开教学。原子物理首先以原子结构入手,遵循以下五条主线展开教学:

(1)从单电子结构过渡到多电子结构主线;

(2)处理简单原子到复杂原子的原子状态主线;

(3)以最外层价电子开始逐步深入到原子内部原子核部分主线;

(4)从无磁场到有磁场主线;

(5)从轨道运动到轨道运动与电子运动相互作用主线。

教学时掌握好主线,沿着主线展开教学,有利于教学活动的展开,让学生了解教学内容主线便于学生掌握知识,期末复习有规律可循。

2. 教材是我国绝大部分高校选用的褚圣麟的《原子物理学》。针对学生具体特点增删内容:

(1)由于在大四还要开设量子力学课程,因此可以对量子力学部分降低要求;

(2)适当加入前沿内容介绍,了解科学前沿。

褚圣麟的《原子物理学》教材关于电子跃迁的选择定则推出较为含糊简单,这部分加入最新文献研究结果,有利于教学,也有利于学生理解,更提高了学生的科学研究精神。

3.结合物理学史实例展开教学,增加教学趣味性。

由于原子物理是近代发展起来的学科,与前沿学科紧密联系,几乎所有原子规律的发现都是物理学发展史的大事件,把枯燥的规律和物理事件结合,增强教学的趣味性。

二、建立物理模型,多种教学方法灵活运用

原子物理是介绍物质内部结构的学科,抽象难理解,建立适当物理模型,通过与物理实验结合分析物理模型得出正确结论,采用直观教学法与启发归纳的方法对于原子核式结构建立部分教学效果明显。

根据教学目标、教学内容,将问题教学法、案例法、表解法等多种教学方法灵活运用。采用问题教学法,通过提出问题引起学生的学习兴趣或好奇心,增强了学生独立解决问题的能力,调动了学生学习的主动性和积极性;案例教学法通过举例子、例子对比,即运用丰富生动的实验案例讲解理论于技能知识,通过对案例的分析提高学生分析解决问题的能力。

三、运用先进的教学手段,提高教学效果

1.采用高水平的多媒体教学影片。

在元素周期律讲解时采用与之相关的宇宙与人科教片,探讨元素形成规律,影片生动,解说明晰,使得教学变得直观、生动,极大地提高了学生的专业兴趣和学习积极性。

2.电子教案与多媒体课件。

理论讲授时,大多采用多媒体课件辅助教学。在课件中,通过视频录像、动画等导入学习内容,通过动画理解教学难点、重点,便于学生理解和掌握。

3.互联网的使用。

大量使用互联网,课上布置给学生课题,开展网上学习,提高学生的学习兴趣和教学质量。学生可以通过互联网查找最新资料,通过网络上的专业网站和专业论坛等与专业人士交流信息,了解该学科最新前沿。

四、探索本课程合理的考核内容和方法

以前都是期末一次考试,期末学生突击学习,不利于能力的培养。因此制定了分阶段考试,在教学的不同阶段安排考试,做到学习过程中分阶段分目标考试,具体分为平时、阶段、期末三个阶段。分阶段考核,把考核一直贯串到整个教学中,时刻督促学生学习,并且教师可以时刻关注学生,了解学生学习情况并且可以随时反馈学生学习情况,找出学生不足,这就弥补了以前期末一次考核的不足,提高了教学效果。

根据三个阶段考核,在不同阶段采取不同的考核方式。由于原子物理学是理科,因此课下作业是巩固课上学习内容的必要手段,把平时的作业计入总评成绩,学生会更认真对待,杜绝了抄袭现象。对于学生的作业尽量选择典型题,适当加入与例题作业题类似并且与实际联系紧密的课外题,提高了学习兴趣和教学效果,更增强了学生的专业意识。

在阶段考核中加入小组讲述环节,这个环节除了注重学生讲述的内容是否正确以外,还包括训练学生的语言表达能力、应变能力、逻辑思维能力等,为这些师范类学生将来走上讲台打下良好基础,也为以后就业做准备,真正做到全面提高学生素质的能力。

篇3：原子物理学课程的教学改革与实践

关键词：原子物理学；课程体系与内容；教学改革；实践

随着当前社会经济和科技的快速发展，原子物理学作为新世纪的重要学术门类，它在高科技核心技术中的重要地位是毋庸置疑的。而在日常的原子物理教学过程中，需要对学生的科研能力和一定的创新精神进行相对应的培养，从这里我们也不难看出原子物理学作为一门物理专业必修课重要性。

一、原子物理学的课程特点

相较于普通物理学的课程特点，原子物理学强调的是从微观的角度进行分析，更多的是从原子的层面进行分析。而且普通的物理学侧重于实验和理论的结合，而原子物理学更多的侧重理论性分析。要实现对于原子物理学的分析和研究，就不能抛开量子力学，而从量子力学和整个原子物理学的关系上，我们也不难发现量子力学是原子物理学的基础，如果没有量子力学，原子物理学也就不能单独的存在。众所周知，一门好的量子力学课程不仅是需要相应的基础理论知识，更需要有数学结果性的实验来支撑。由此可见，原子物理学实际上可以看做是量子力学的一部分，它更多的是为量子力学进行实验方面的数据支撑。

鉴于原子物理学的特殊性，在原子物理学的课程讲授中应该注意既要做到对经典物理语言的使用，还要应用相应的量子力学语言进行讲解和阐述。所以说，实验性的物理学奖需要在原子物理学的授课过程中，加强自己的对量子力学专业术语的理解和领悟，在自身的提高过程中，将更多的量子力学语言转换成更加经典性的普通物理学知识，这样将有效的帮助学生在原子物理学的课程中，更好的领悟这些相对难懂的量子力学基础理论知识。原子物理学作为普通物理学中的一部分，在原子物理学的授课过程中，不应该排斥物理经典性的语言。例如，在对量子力学中玻尔理论的阐述和解释时，如果能够使用电子轨道的术语就将会较为形象的将最基本的原子结构进行相应的描述和阐释。原子物理学的发展到现在为止也已经经过了近一百多年的历史了，所以在今后的物理学课程中也应该更多的将原子物理学进行必要的应用和改革，要在课程上进行更多的改革和实践，以便于能够更好的进行原子物理学的传播和研究。

二、原子物理学课程教学改革的实践

在当前的大学物理教学中，原子物理学作为一门相对新颖的课程门类，它的发展和授课方试还略显稚嫩，而针对原子物理学的教学实验改革和探讨，也就成为了当前原子物理学教学的重中之重，下面就几种正在实行的教育改革和实践进行一定的探讨和分析，希望能够帮助原子物理学的发展和进步。

（一）改革教学方法，培养学生自主学习的能力

原子物理学作为一门相对新颖的课程，如何能够让学生更好的接受和领会这些知识，成为了当前课程教学的一个难点。结合原子物理学的教学内容，为了让学生更好的学习到原子物理学的精髓，让学生的更多的去阅读大量相关的课本和文献显然是一个好的方法。而且，在学生自主阅读的过程中，还能有效的帮助学生养成自觉学习的好习惯，提高自我学习的能力。除此之外，授课老师还应该更多的鼓励学生进行自学成果的展示，在相互的交流中学习和进步，这样也会帮助学生能够更好的把握住原子物理学的本质和重点。

（二）尝试将物理学史料引入教学过程中进行方法论教育

在当前的大学物理教育教学过程中，很多学校都尝试将整个物理学史的发展过程融入到大学物理的教学过程中来，这样将能够有效的增强大学物理的趣味性。而且在借鉴了大量著名物理学家失败或成功的经验和教训之后，也可以鼓励更多的学生进行物理的试验和创新，从而实现思想层面的再教育。尝试将物理学史料引入原子物理学的教学过程中，这样既能进行方法论教育，也能在一定程度上增强原子物理教学的历史厚重感。

（三）组织开展与原子物理学相关的读书报告或小论文活动

进行具有学术性质的读书报告会，是当前自主学习交流的一种常见方式。为了能够让更多的学生对原子物理学有一个更好的认识和了解，不定期的组织学生进行与原子物理学相关的读书报告或小论文活动，不仅能够帮助学生培养出相应的分析能力，还能有效的帮助大学生提高自己的综合和归纳、表述能力。除此之外，对于学生的自学成果，还需要一定的书面的知识归纳和总结，所以一定量的学习感悟和成果汇总也是一种必要的学习工具。

（四）将原子物理学的部分教学内容和毕业论文进行有机的结合

为了能够更好的激发学生对于原子物理学的学习兴趣，还可以尝试将原子物理学中的部分内容和学生的毕业设计进行一定的有机结合，或者是尝试将课程性的大作业进行一定指标性要求，让学生能够有选择性的将部分原子物理学融入到自己的毕业设计和课程性的大作业中。

（五）对于教学内容的更新和补充要及时有效

随着科技的进步和快速发展，近些年来，大量新科技的迅猛发展也带动着原子物理学的发展不断地向前推进。像激光和加速器的发展，就使得原子物理学的发展得到了很大的进步。因此，在新时期的教育教学过程中，对于原子物理学中新的知识和理论也要做到不定期的补充和更新，只有保证知识的新鲜度才能让原子物理这门学科有更大的吸引力和时代感，才能让原子物理学得到最大的发展和进步。

参考文献：

[1]喀兴林.大学物理，1992，11（11）：6[Ka X L. College Physics，1992，11（11）：6（in Chinese）]

[2]杨桂林.高教研究与探索，1991（1）：49[YangG L.Higher Edu-cation Researches and Explore，1991（1）：49（in Chinese）]