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第一章　原子物理学的主要研究内容1

§1.1　原子物理学发展概况1

一、早期发展1

二、原子物理学发展新高潮2

§1.2　激发态结构6

一、一般情况6

二、里德伯态7

三、自电离态、分子超激发态和双电子激发态9

四、X射线吸收精细结构13

§1.3　碰撞15

一、电子碰撞16

二、原子分子碰撞17

三、离子碰撞18

四、某些特殊碰撞过程19

§1.4　团簇24

一、一般情况24

二、C60团簇与C60团簇固体26

三、碳纳米管和碳纳米洋葱28

§1.5　超精细能级结构和精密测量30

一、计量标准31

二、原子钟34

§1.6　奇特原子结构38

一、μ－子催化核聚变38

二、反氢原子40

三、电子偶素41

§1.7　强场效应43

一、强磁场中的原子43

二、强电场中的原子45

三、强激光场中的原子46

§1.8　原子分子测控49

一、单原子分子操纵和探测识别49

二、玻色－爱因斯坦凝聚56

三、原子激射器59

四、量子计算机62

参考文献66

一、原子单位72

第二章　原子的激发态结构72

§2.1　电子组态和原子态72

二、中心力场近似和电子组态74

三、静电非中心力作用、LS耦合、谱项和原子态76

四、原子能级表和图79

§2.2　氢、碱金属ⅠA族和ⅠB、ⅢA族原子83

一、氢原子能级精细结构83

二、兰姆移位88

三、氢原子波函数和电子的概率密度分布91

四、碱金属ⅠA族原子的精细结构101

五、ⅠB和ⅢA族原子105

一、氦原子能级的精细结构108

§2.3　氦和ⅡA、ⅡB族原子108

二、碱土金属ⅡA族原子113

三、ⅡB族原子115

§2.4　耦合类型、组态作用和跃迁选择定则116

一、LS、jj和J′l耦合116

二、耦合的一般情况119

三、组态相互作用121

四、跃迁类型和选择定则123

§2.5　ⅣA族和O族惰性气体原子128

一、ⅣA族原子128

二、O族惰性气体原子132

一、ⅤA族原子134

§2.6 ⅤA、ⅥA和ⅦA族原子134

二、ⅥA族原子138

三、ⅦA族原子140

四、各族能级结构比较141

§2.7　过渡元素原子和X激光143

一、过渡元素和稀土元素原子143

二、X射线激光145

参考文献148

第三章　分子的能级结构150

§3.1　玻恩－奥本海默近似和分子势能函数150

一、玻恩－奥本海默近似150

二、分子的势能函数153

一、刚性转子的转动能级和纯转动光谱157

§3.2　双原子分子的转动和振动结构157

二、简谐振子的振动能级和振动转动光谱159

三、不同能级上的布居162

四、非谐性与非刚性效应和振动与转动的耦合作用164

§3.3　双原子分子的电子态结构167

一、独立电子近似和分子轨道167

二、LCAO分子轨道方法和共价键171

三、分子能级177

四、电子组态和分子谱项180

§3.4　电子跃迁谱带中的转动和振动结构188

一、电子振动转动光谱188

二、电子角动量对转动能级的影响189

三、弗兰克－康登原理191

§3.5　双原子分子波函数的对称性和选择定则194

一、空间反演对称性194

二、核交换对称性195

三、电子跃迁选择定则198

§3.6　分子的对称性和对称点群200

一、对称元素和对称操作200

二、分子的点群种类202

三、分子电子态和轨道的点群表示204

§3.7　多原子分子的转动和振动结构205

一、多原子分子的转动态205

二、多原子分子的振动态208

一、线形多原子分子的分子轨道、电子组态和电子态210

§3.8　多原子分子的电子态结构210

二、非线形多原子分子的分子轨道、电子组态和电子态212

参考文献218

第四章　谱线宽度和线形220

§4.1 自然宽度和洛伦兹线形221

一、跃迁速率、寿命和能级宽度221

二、自发辐射谱和吸收谱的洛伦兹线形和宽度223

三、多能级系统的跃迁速率、能级宽度和寿命225

§4.2　多普勒增宽和高斯线形及沃伊特线形226

一、多普勒宽度和高斯线形226

二、沃伊特线形228

一、碰撞增宽230

§4.3　碰撞增宽230

二、液体和固体中谱线增宽232

§4.4　饱和增宽234

一、饱和吸收234

二、均匀增宽情形235

三、不均匀增宽情形237

§4.5　其他增宽241

一、穿越时间增宽241

二、仪器增宽243

三、法诺线形245

参考文献248

一、光电效应249

第五章　激光和同步辐射光谱学249

§5.1　光子的吸收和散射249

二、汤姆孙散射和康普顿散射252

三、瑞利散射和共振散射255

四、吸收定律257

§5.2　激光光谱学中常用的激光器258

一、产生激光的基本条件258

二、液体染料激光器260

三、钛宝石等固体激光器262

四、其他激光器和泵浦光源263

§5.3　常用的激光光谱学方法265

一、激光光谱学特点265

二、吸收光谱267

三、激光诱导荧光光谱268

四、激光拉曼光谱269

五、共振增强多光子电离光谱270

§5.4　高分辨激光光谱学方法和技术272

一、饱和吸收光谱273

二、饱和吸收偏振光谱275

三、多光子吸收光谱276

四、超声射流分子束光谱279

五、激光泵浦双共振280

六、时间分辨激光光谱282

一、同步辐射光源284

§5.5　同步辐射技术284

二、同步辐射特点287

三、原子分子物理实验站290

参考文献291

第六章　电子能谱学和电子动量谱学293

§6.1　电子能谱技术295

一、静电型能量分析器295

二、电子能量损失谱方法298

三、光电子能谱和电子束电子能谱302

§6.2　散射截面和电离、解离截面305

一、微分散射截面305

二、积分截面和全截面311

三、电离和解离截面314

§6.3　振子强度317

一、广义振子强度317

二、光学振子强度321

§6.4　电子动量谱学和波函数绘图328

一、氢原子的电子动量谱328

二、测量电子动量谱的原理330

三、电子动量谱测量335

§6.5　固体的电子碰撞谱学341

一、电子能量损失谱和电子衍射341

二、固体的电子动量谱344

参考文献346

一、普通离子源349

第七章　其他一些重要研究手段349

§7.1　离子源349

二、强流高电荷态离子源351

§7.2　质谱仪和原子分子束磁共振352

一、质谱仪353

二、原子分子束磁共振356

§7.3　粒子囚禁技术359

一、离子阱359

二、激光冷却364

三、激光阱和原子阱369

§7.4　扫描探针显微镜371

一、扫描隧道显微镜373

二、原子力显微镜376

三、其他扫描力显微镜379

四、扫描近场光学显微镜和扫描近场微波显微镜380

参考文献383

附录385

Ⅰ 基本的物理化学常数385

Ⅱ 元素周期表和原子壳层结构387

Ⅲ 原子K、L、M和部分N壳层的电子结合能389

Ⅳ 原子和离子的电离能（eV）394

Ⅴ 某些常见分子和自由基的第一电离能（eV）398

名词索引399