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原子物理学
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spContent=原子物理学采用了普通物理的描述风格,讲述量子物理的基本概念和物理图像,以及支配物质运动和变化的基本相互作用,并在此基础上讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等层次的性质、特点和规律。
—— 课程团队
课程概述

1.课程介绍(中、英文)

(包括课程的性质<即是通识课、专业平台课、专业基础课、专业核心课、专业选修课>,课程主要内容和主要任务,课程在人才培养过程中的地位、作用等

原子物理学是物理学(师范)专业的一门重要基础课程,其上承传统经典物理概念,下接现代量子力学知识,属于近代物理的理论范畴。原子物理学采用了普通物理的描述风格,讲述量子物理的基本概念和物理图像,以及支配物质运动和变化的基本相互作用,并在此基础上讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等层次的性质、特点和规律。使学生通过以原子结构为中心,以实验事实为线索,了解原子和原子核层次的物质结构及运动和变化规律,揭示宏观现象与规律的本质;学习相关问题所需要的量子力学基本概念,掌握物质微观结构三个层次的物理过程、研究方法,培养创新思维;对物质世界有更深入的认识,获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力。

Atomic physics is an important fundamental course for physics majors and engineering students who have already completed an introductory calculus-based physics course. The contents of this course may be subdivided into two broad categories: an introduction to the theories of quantum physics and applications of elementary quantum theory to atom, molecular, solid-state, nuclear, and particle physics

Our basic objectives in this course are threefold:

(1)To provide simple, clear, and mathematically uncomplicated explanations of physical concepts and theories of modern physics.

(2)To clarify and show support for these theories through a broad range of current applications and examples. In this regard, we have attempted to answer questions, such as: The spectrum of hydrogens and their energy level? What is the atomic effective magnetic moment? How to explain the fine structure and Zeeman effects? What is the X-ray? How to arrange the electrons in atom?

(3)To enliven and humanize the text with brief sketches of the historical development of 20th century physics, including anecdotes and quotations from the key figures as well as interesting photographs of noted scientists and original apparatus.

2.课程教学目标

1.   使学生初步了解并掌握微观世界各层次的结构和运动规律,了解物质世界的原子特性,原子层次的基本相互作用,为今后继续学习量子力学、固体物理学、近代物理实验等课程打下坚实基础。

2.   使学生了解并适当涉及一些正在发展的原子物理学科前沿,扩大视野,引导学生勇于思考、乐于探索发现,培养其良好的科学素质。

3.   在学习原子物理学的过程中引导学生学会近代物理的研究方法,提高其分析问题和解决问题的能力。通过构建物理模型,引导学生根据一些具体的实验结果,大胆预测物质世界的基本构成以及他们的相互作用。

4.   增大课堂教学知识容量,引导学生学会自学,养成并继而提高良好的自学习惯和能力,逐步培养其今后能独立进行科学研究的素质。特别是通过慕课这一全新的网络教学模式,培养学生的自学能力。

通过许多重大科学发现的讲授,培养学生辩证唯物主义世界观。通过探究式教学方法,鼓励学生对某一具体的物理结果做出大胆的预言,并与经过检验地实际物理模型进行比对,锻炼学生的科研探究和创新能力。




授课目标

课程教学方法与手段:

方法一:传统教学手段和多媒体教学手段相结合课堂讲授模式,适当采取提问题课堂讨论的形式,合理分配多媒体课件所用的教学时间。讲解基础理论时,充分发挥启发与归纳方法的作用,充分发挥多媒体技术形象、直观的先进表现手段,有效地创设了问题情境和富有激励性的学习氛围,营造了学生自主、协作、愉悦的学习环境,加深了学生对讲授内容的理解,节省了课堂讲授时间,为学生留出充足的思考、提问、讨论时间,实现了师生互动,促进了自主研学。

在课堂教学安排上,做到精讲教学内容和学生课外自学、阅读相结合,课堂讨论和讨论后的讲评相结合,使学生了解重点、认识难点,突出重点、剖析难点,掌握重点、化解难点,提高了学生解决问题能力;通过习题课、辅导课、习题解答、学习指导书、等途径,引导学生课前预习、课后复习,加深其对基础知识的巩固和对前沿领域的了解。

  方法二:利用本课程的慕课建设平台,学生可以自由登陆到慕课网站自主学习,并完成相应知识点的测试。本课程提供了所有知识点的完整慕课视频,每个视频的时间在10-15分钟。内容覆盖了第一章到第九章的所有重要知识点,学生可以根据自己的学习进度合理安排学习的进程,在每完成一个知识点学习之后,有相应的测试环节,只有通过了相应知识点的测试,才能继续学习下一个知识点的内容。


成绩 要求

所有的作业都是通过网页发布,大家在规定的时间内完成并上传。每一章介绍之后,我们讲发布一个阶段测试。所有的成绩都计入平时成绩。

目前暂定线上成绩作为平时成绩(占总评30%)。其中,线上成绩分配比例如下:视频 40%, 作业20%, 测试20%,考试 10%, 讨论 5%  笔记 5%


课程大纲
预备知识

【先修课程】

普通物理学I(ID 024123001)

普通物理学II(ID 024123002)

高等数学A1(ID 024902061)

参考资料

推荐教材及参考文献:(核心阅读材料,必须提供经典的文献和前沿的文献)

推荐教材:《原子物理学》,褚圣麟编著,高等教育出版社,1979年;

参考文献:

【1】《原子物理学教程》,黄永义,西安交通大学出版社,2013年;

【2】《原子物理学》,杨福家编著,高等教育出版社,2001年;

【3】《The Physics of Atoms and Quanta》,Hermann Haken Hans Christoph Wolf,Springer-Verlag,2004。


常见问题

评价标准:(明确评价学生学习效果的基本标准,可从课程教学目标的达成度阐述)

考核等级

评价标准

优秀(90-100

熟练掌握原子的基本结构以及它们的相互作用,熟练掌握与本课程相关的实验现象与理论解释,熟练掌握量子力学角动量相关的理论计算方法和过程,理解量子物理的基本原理和内涵。

良好(80-89

掌握原子的基本结构以及它们的相互作用,掌握与本课程相关的实验现象与理论解释,熟练掌握量子力学角动量相关的理论计算方法和过程,理解量子物理的基本原理和内涵。

中等(70-79

基本掌握原子的基本结构以及它们的相互作用,基本掌握与本课程相关的实验现象与理论解释,掌握量子力学角动量相关的理论计算方法和过程,理解量子物理的基本原理和内涵。

及格(60-69

部分掌握原子的基本结构以及它们的相互作用,部分掌握与本课程相关的实验现象与理论解释,基本掌握量子力学角动量相关的理论计算方法和过程,理解量子物理的基本原理和内涵。

不及格(低于60

不了解原子的基本结构以及它们的相互作用,无法解释与本课程相关的实验现象和掌握理论解释,不能利用量子力学的结果进行简单的计算,没有建立基本的物理图像。