《原子物理學(xué)》教學(xué)大綱

《原子物理學(xué)》教學(xué)大綱課程編號：10180231英文名稱：AtomicPhysics學(xué)分：3學(xué)時：總學(xué)時48學(xué)時，其中理論48學(xué)時，實踐0學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)1、普通物理學(xué)2課程類別：專業(yè)拓展課程授課對象：科學(xué)教育專業(yè)物理模塊學(xué)生教學(xué)單位：數(shù)理信息學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和目標本課程著重從物理實驗規(guī)律出發(fā)，引進近代物理中關(guān)于微觀世界的重要概念和原理，探討原子及原子核的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互作用及運動規(guī)律，介紹原子物理在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)上的重大應(yīng)用。通過本課程的教學(xué)，學(xué)生將建立微觀世界的物理圖象和物理概念；對重要實驗現(xiàn)象以及理論體系逐步完善過程的分析過程，將培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本課程擬達到的課程目標:課程目標1：學(xué)生理解原子的結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律，了解物質(zhì)世界的原子特性，原子層次的基本相互作用，為今后繼續(xù)學(xué)習(xí)量子力學(xué)等課程打下基礎(chǔ)。課程目標2：學(xué)生學(xué)會運用原子物理學(xué)中的物理規(guī)律和研究方法分析問題和解決問題，學(xué)會構(gòu)建物理模型并通過實驗結(jié)果做出理論預(yù)測。課程目標3：學(xué)生學(xué)會通過自學(xué)擴大知識面和視野，培養(yǎng)自學(xué)習(xí)慣和能力，發(fā)掘勇于思考，樂于探索的精神，培養(yǎng)良好的科學(xué)素質(zhì)，樹立辯證唯物主義世界觀，培養(yǎng)求實求真的精神，培養(yǎng)愛國熱情和探索未知、勇攀高峰的責(zé)任感和使命感。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重指標點3-1學(xué)科知識：理解自然科學(xué)知識體系，扎實掌握物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)以及地球與宇宙科學(xué)等領(lǐng)域的基本概念和科學(xué)定律，理解科學(xué)探究的過程與方法，掌握模型建構(gòu)、歸納與演繹、分類、演化等科學(xué)思維方式。課程目標1課程目標2課程目標3H指標點3-4知識運用：理解科學(xué)、技術(shù)、社會以及環(huán)境的相互關(guān)系，了解科學(xué)學(xué)科與社會實踐的關(guān)系，以及與其他學(xué)科的聯(lián)系，具備運用科學(xué)知識和方法分析和解決實際問題的能力。課程目標2課程目標3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標1第一章緒論原子物理學(xué)簡史；本課程特點與教學(xué)方法；教學(xué)要求與課程安排?；疽螅毫私庠游锢韺W(xué)研究內(nèi)容和歷史發(fā)展，認識原子物理學(xué)的地位與作用。重點：原子物理學(xué)的發(fā)展過程。難點：原子物理學(xué)的研究方法和特點。德育要求：讓學(xué)生了解原子物理學(xué)的基礎(chǔ)性、前沿性和創(chuàng)新性，感受其中自然觀與方法論的有機融合，培養(yǎng)執(zhí)著探索、追求真理、質(zhì)疑批判的科學(xué)精神。2課程講授小組討論課程目標1課程目標2課程目標32第二章原子的基本狀況原子的質(zhì)量和大小；粒子散射實驗和原子的核式結(jié)構(gòu)；同位素?；疽螅毫私庠拥馁|(zhì)量和大??；掌握粒子散射實驗和原子的核式結(jié)構(gòu)；理解同位素。重點：原子的核式模型及實驗基礎(chǔ)。難點：盧瑟福散射公式及散射截面。德育要求：培養(yǎng)學(xué)生通過學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)揭示原子間的本質(zhì)聯(lián)系。讓學(xué)生善于透過現(xiàn)象看本質(zhì)，善于抓住事物的根本和關(guān)鍵。4課堂講授小組討論課程目標1課程目標2課程目標33第三章原子的能級和輻射氫原子光譜的規(guī)律；玻爾的氫原子理論；類氫離子的光譜；夫蘭克—赫茲實驗；量子化通則；史特恩—蓋拉赫實驗；對應(yīng)原理?；疽螅赫莆諝湓庸庾V的實驗規(guī)律，了解玻爾理論產(chǎn)生的歷史背景；掌握氫原子的玻爾理論，建立正確的量子化概念；理解夫蘭克-赫茲的實驗；掌握量子化通則及角動量空間量子化的概念；理解原子空間取向的量子化；認識對應(yīng)原理。重點：氫原子的光譜和原子光譜的一般情況；玻爾的氫原子理論；類氫離子的光譜。難點：利用玻爾模型計算氫原子和類氫離子的光譜。德育要求：通過講解玻爾提出的與經(jīng)典理論相悖的假設(shè)，展現(xiàn)創(chuàng)新性思維的特征，讓學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)家打破成規(guī)的創(chuàng)新思維，領(lǐng)悟創(chuàng)新的內(nèi)核。8課堂講授視頻教學(xué)線上交流課程目標1課程目標2課程目標34第四章量子力學(xué)的基本概念物質(zhì)的波粒二象性；測不準原理；波函數(shù)及其物理意義；薛定諤波動方程；量子力學(xué)問題的幾個簡例?；疽螅赫J識物質(zhì)的波粒二象性；理解測不準原理及其基本應(yīng)用；理解波函數(shù)的基本概念及其統(tǒng)計解釋；理解薛定鄂方程；初步應(yīng)用薛定諤方程解題。重點：波粒二象性、德布羅依波假設(shè)；波函數(shù)的統(tǒng)計詮釋，不確定關(guān)系概念的建立；用量子力學(xué)的思想和方法，解釋和解決經(jīng)典物理和半量子理論。難點：應(yīng)用薛定諤方程求解波函數(shù)和本征值。德育要求：介紹我國科技工作者在量子通信和量子計算領(lǐng)域內(nèi)的開創(chuàng)性工作，勉勵學(xué)生為科技強國而努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國熱情。6課堂講授小組討論課程目標1課程目標2課程目標35第五章堿金屬原子和電子自旋堿金屬原子光譜；原子實極化和軌道貫穿；堿金屬原子光譜的精細結(jié)構(gòu)；電子自旋同軌道運動的相互作用；單電子輻射躍遷選擇定則?；疽螅赫莆諌A金屬原子能級和光譜的一般特性，理解原子實極化和軌道貫穿效應(yīng)；掌握電子自旋的概念和自旋量子數(shù)的意義。重點：電子自旋的概念及電子自旋同軌道運動的相互作用。難點：堿金屬原子能級的分裂情況的分析。德育要求：自旋概念提出的歷史中充分展現(xiàn)了創(chuàng)新意識和求實、求真的科學(xué)精神。4課堂講授小組討論課程目標1課程目標2課程目標36第六章多電子原子及原子的殼層結(jié)構(gòu)氦及二族元素光譜和能級；具有兩個價電子的原子態(tài)；泡利原理。輻射躍遷的普用選擇定則；元素性質(zhì)的周期性變化；原子的電子殼層結(jié)構(gòu)；原子基態(tài)的電子組態(tài)?；疽螅菏炀氄莆諆蓚€價電子的耦合方法；掌握L-S耦合和j-j耦合的耦合方法及原子態(tài)表示，了解洪特定則、朗德間隔定則；掌握泡利不相容原理和輻射躍遷的選擇定則；理解電子填充原子殼層的原則；正確寫出原子基態(tài)的電子組態(tài)，并寫出基態(tài)的原子態(tài)符號。重點：多電子原子的光譜、能級圖和原子態(tài)。難點：多電子原子基態(tài)的確定，能級高低的判別。德育要求：從科學(xué)研究方法應(yīng)用過程，幫助學(xué)生建立助同學(xué)們建立正確的科學(xué)觀，包括科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)方法。6課堂講授視頻學(xué)習(xí)線上交流課程目標1課程目標2課程目標37第七章磁場中的原子原子的磁矩；外磁場對原子的作用；史特恩—蓋拉赫實驗的結(jié)果；塞曼效應(yīng)?；疽螅赫莆赵哟啪氐母拍詈陀嘘P(guān)計算；掌握原子在外磁場中附加能量公式；正確解釋史特恩-蓋拉赫實驗的結(jié)果；理解塞曼效應(yīng)，掌握在外磁場中能級分裂的原因；定量計算塞曼效應(yīng)中譜線的分裂，并能作出能級躍遷圖。重點：外磁場對原子的作用；史特恩-蓋拉赫實驗的結(jié)果；塞曼效應(yīng)。難點：塞曼效應(yīng)中譜線分裂的相關(guān)計算。德育要求：從科學(xué)研究方法應(yīng)用過程，幫助學(xué)生建立正確的人生觀、科學(xué)觀和世界觀。6課堂講授小組討論課程目標1課程目標2課程目標38第八章X射線X射線的產(chǎn)生及其波長；同X射線有關(guān)的原子能級；X射線的吸收；康普頓效應(yīng)。基本要求：了解X射線的性質(zhì)；掌握X射線連續(xù)譜和特征譜各自的特征及產(chǎn)生機制；理解莫塞萊定律的物理實質(zhì)；了解物質(zhì)對X射線吸收的規(guī)律；掌握康普頓效應(yīng)。重點：X射線連續(xù)譜和特征譜的特征和產(chǎn)生機制。難點：利用莫塞萊定律計算X射線的特征譜。德育要求：介紹X線在醫(yī)療上的應(yīng)用，讓學(xué)生感受科技報國、創(chuàng)新為民的力量。4課堂講授線上討論課程目標1課程目標2課程目標39第九章簡單分子結(jié)構(gòu)分子鍵聯(lián)；分子光譜與分子能級；雙原子分子的電子態(tài)與振動光譜，轉(zhuǎn)動光譜?；疽螅毫私夥肿渔I聯(lián)及其典型代表；理解分子光譜與分子能級；認識和理解雙原子分子的電子態(tài)；理解和掌握雙原子分子的振動光譜、轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。重點：理解振動能級和轉(zhuǎn)動能級的概念和躍遷的選擇定則。難點：雙原子分子振動光譜和轉(zhuǎn)動光譜的計算。德育要求：介紹分子光譜在生產(chǎn)生活上的應(yīng)用，培養(yǎng)科技創(chuàng)新實現(xiàn)美好生活的社會責(zé)任感。2課堂講授專題討論課程目標1課程目標2課程目標310第十章原子核物理初步原子核的基本性質(zhì)；核力的主要性質(zhì)和核力的介子論；原子核的放射衰變；原子核反應(yīng)；原子裂變和原子能；原子核的聚變和原子能利用的展望。基本要求：了解原子核的基本性質(zhì)；掌握原子核結(jié)合能和比結(jié)合能的概念及計算；掌握放射性衰變的基本規(guī)律，理解衰變常數(shù)、半衰期和平均壽命的物理意義，掌握α、β、γ衰變的規(guī)律；了解核力的性質(zhì)；掌握核反應(yīng)遵循的守恒定律、核反應(yīng)中的反應(yīng)能和閾能的計算；理解重核裂變和輕核聚變的機制，了解原子能的利用。重點：原子核結(jié)合能和比結(jié)合能、半衰期的概念和物理意義。難點：結(jié)合能、半衰期的計算。德育要求：介紹我國科學(xué)家核物理科學(xué)家將自己的聰明才智，無私奉獻給祖國國防事業(yè)的兩彈一星精神。6課程講授視頻教學(xué)線上討論課程目標1課程目標2課程目標3合計48四、課程教學(xué)方法課堂集中講授、小組討論、線上教學(xué)、視頻教學(xué)、習(xí)題課，慕課等教學(xué)方式五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、章節(jié)測試、期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占50%、平時作業(yè)成績占20%、課堂表現(xiàn)成績占10%、章節(jié)測試成績占20%。2.課程目標達成考核與評價序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)1055202章節(jié)測試5510203課堂表現(xiàn)550104期末考試20151550課程目標對應(yīng)分值403030100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。按時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。2.章節(jié)測試與評價標準章節(jié)測試根據(jù)測試題目及評分標注進行打分（百分制）。3.課堂表現(xiàn)考核與評價標準課堂活動的參與度和正確率。4.期末試卷考核與評價標準根據(jù)課程目標及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計期末考核試題，綜合檢驗學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌握、綜合