原子與分子物理學專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)方案精

1、原子與分子物理學專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)方案（專業(yè)代碼：070203）一、學科概況原子與分子物理學研究原子分子結構、性質、相互作用和運動規(guī)律，闡明物理學基本定律，提供各種原子分子的科學數(shù)據(jù)。原子與分子物理學是揭示微觀世界奧秘的先驅，是現(xiàn)代物理學創(chuàng)立的奠基石。原子、分子和團簇是物質結構從微觀過渡到宏觀過程的必經層次和橋梁。從天體到凝聚態(tài)、等離子體，從化學到生命過程都與原子分子過程密切相關。原子與分子物理學是基礎性強、滲透面寬、應用范圍廣的物理學分支學科。不僅為現(xiàn)代科學各分支學科提供基礎理論、實驗方法和基本數(shù)據(jù)，而且在能源、材料、環(huán)境、醫(yī)學和生命科學以及國防研究中發(fā)揮重要作用，在開拓高新技術產業(yè)、推動科

2、技發(fā)展和促進社會進步方面占有不可忽視的重要地位。二、培養(yǎng)目標本專業(yè)培養(yǎng)的碩士研究生應是熱愛祖國、學風良好、治學嚴謹、身體健康，具有本專業(yè)扎實的理論基礎和系統(tǒng)的專門知識及技能，有一定的創(chuàng)新能力，較熟練的掌握一門外語，并初步具有獨立從事與原子分子物理學專業(yè)有關學科的教學、科研和管理工作的專門人才。三、研究方向A、原子結構與原子光譜 B、原子碰撞C、激光與原子、分子和物質的相互作用 D、分子結構與分子光譜四、學習年限及應修學分學習年限為三年；應修34分。五、課程設置（見課程設置與教學計劃表）六、培養(yǎng)方式與方法本專業(yè)碩士生的培養(yǎng)主要由導師或指導小組負責，對課程學習和科研工作進行指導。課程學習應采取教師

3、授課和小組式討論的方式進行，并在學習過程中強調對研究生能力的培養(yǎng)。對研究生的課程考試采用書面考試和提交與該課程有關的小型論文結合進行。對實驗課程的教學要充分發(fā)揮研究生的創(chuàng)造能力，與教師密切配合，共同參與對實驗內容的制定、實驗過程的具體操作以及對實驗結果的分析?？蒲泄ぷ鲬趯煹闹笇陆Y合學位論文進行。七、學位論文研究生在修滿規(guī)定學分后，可開始進入學位論文階段。學位論文應在導師指導下，在通過閱讀文獻資料、調查研究、分析總結前人工作的基礎上，結合導師的科研課題，提出開題報告和設計方案，經導師組討論通過后實施。在論文撰寫階段，導師要經常檢查并和學生進行必要的討論，對論文中出現(xiàn)的問題及時加以解決。研究

4、生獨立完成學位論文撰寫后，應聘請本專業(yè)有影響的專家學者進行評閱，評閱人至少應有三分之一為外單位具有副高級職稱人員。學位論文評閱通過后，可組織答辯，答辯通過后方能授予碩士學位。原子與分子物理專業(yè)碩士研究生課程設置與教學計劃表課程類別課程名稱課程編號開課學期周學時總學時學分任課教師姓名及職稱是 否學位課公共課必修課科學社會主義理論與實踐0911201一4803政法學院學位課自然辯證法0911203第一外國語（英語）0911204一、二41604外語學院學位課必選課計算機應用基礎0920201二4802數(shù)信學院概率論與數(shù)理統(tǒng)計*0920203二4802數(shù)信學院基礎理論課物理學中的群論基礎094120

5、1一4803陳宏善 副教授學位課偏微分方程的數(shù)值解法0941202一4803薛具奎 副教授學位課高等量子力學0941203二4803孫愛民 副教授學位課專業(yè)課必修課原子結構與原子光譜理論(I)(II)0951204二、三41605董晨鐘 教 授學位課原子碰撞理論0951205三4803周效信 教 授學位課分子結構與分子光譜0951206三4803陳宏善 副教授學位課激光光譜實驗0951206二2402陳冠英 副教授選修課固體理論三4803馬書懿 副教授論文選講三2402董晨鐘 周效信等教 學 實 踐四2401導師負責總 學 分38注：物理與電子工程學院的研究生在本科階段已修線性代數(shù)。原子與分子

6、物理專業(yè)碩士研究生學位課程教 學 大 綱課程名稱：物理學中的群論基礎課程編號：0941201學 分：3總學時數(shù)：80開課學期：第一學期考核方式：考試說 明：群論是處理具有一定對稱性的物理體系的一種有利工具。通過本課程的學習，讓學生掌握群的基本特性和表示方法，學會從群的角度解決量子力學和原子結構中的一些問題，為后期的專業(yè)課的學習打好基礎。教學內容：第一章 群論基本知識1.1 群的定義和性質1.2 群的幾個例子1.3 群的乘法表和重排定理1.4 商群、同構和同態(tài)1.5 子群、生成元和直積1.6 陪集、共軛元素和類1.7 對稱操作群1.8 置換群第二章 矢量空間、算符和線性變換2.1 矢量空間與Hi

7、lbert空間2.2 函數(shù)空間2.3 矢量空間中的線性算符和線性變換2.4 本征值問題2.5 Unitary算符和 Unitary變換2.6 Hermite算符2.7 矩陣的直和和直積第三章 群的表示理論3.1 群表示的定義3.2 可約表示與不可約表示，不變子空間3.3 Schur引理3.4 正交定理3.5 等價表示和特征標3.6 群元空間和正規(guī)表示3.7 直積群的表示3.8 某些群的不可約表示3.9 投影算符表示空間的約化3.10 表示的直積及其分解第四章 群論在量子力學中的應用4.1 量子力學中的希爾伯特空間4.2 函數(shù)的變換4.3 空間平移和時間平移4.4 哈密頓算符的對稱性4.5 對稱

8、性所引起的約化4.6 微擾和能級分裂4.7 矩陣元定理和選擇定則4.8 動力學對稱性4.9 時間反轉對稱性和空間反演對稱性4.10 原子對稱性4.11 原子躍遷的選擇定則4.12 塞曼效應第五章 完全轉動群的不可約表示和角動量5.1 用歐拉角描述轉動的完全轉動群的不可約表示 5.2 二維幺正群5.3 由二維幺正群導出的完全轉動群的不可約表示5.4 無窮小轉動算符和角動量算符5.5 角動量耦合與矢量耦合系數(shù)5.6 矢量耦合系數(shù)的性質5.7 張量算符5.8 不可約張量算符矩陣元的約化，Wigner-Eckart定理5.9 三個角動量的耦合，Racha系數(shù)5.10 自旋角動量5.11 計入自旋轉動耦

9、合的哈密頓算符所屬的群參考文獻：1 量子化學，徐光憲，科學出版社。2 量子力學II，曾謹言，科學出版社。3 群論在化學中的應用，科頓，科學出版社。4 群論及其在物理和化學中的應用，方可，重慶大學出版社。6 群論及其在物理學中的應用，謝希德，科學出版社。課程名稱：偏微分方程數(shù)值解法課程編號：0941202學 分：3總學時數(shù)：80開課學期：第一學期考核方式：考試說 明：使學生熟練掌握偏微分方程的基本差分格式的設計方法和處理技巧，深刻理解差分格式的相容性、收斂性和穩(wěn)定性極其分析方法，了解譜方法和有限元方法.教學內容：第一章 有限差分方法的基本概念1.1 微分方程的定解問題1.2 有限差分近似1.3

10、差分格式的相容性、收斂性及穩(wěn)定性1.4 差分格式穩(wěn)定性分析方法第二章 雙曲型方程的差分法2.1 一維問題2.2 二維問題2.3 初邊值問題第三章 拋物型方程的差分方法3.1 線性問題3.2 非線性問題3.3 對流擴散方程3.4 波動方程的解法第四章 橢圓型方程的差分方法4.1 Poisson方程4.2 邊界條件的處理4.3 特征值問題第五章 譜方法簡介第六章 有限元方法簡介參考書目：1 陸金甫，關治：偏微分方程數(shù)值解法，清華大學出版社，1987.2 李榮華，馮果枕：偏微分方程數(shù)值解法，人民教育出版社，1980.課程名稱：高等量子力學課程編號：0941203學 分：3總學時數(shù)：80開課學期：第二

11、學期考核方式：考試說 明：1深入理解量子力學的基本概念及微觀粒子運動的本質2深入認識量子力學的基本原理及理論體系3提高應用量子力學基本方法解決具體問題的能力4學習相對論量子力學和量子場論的基本內容教學內容：第一章 散射理論1.1 相互作用表象態(tài)隨時間的演化1.2 微擾論展開1.3 散射矩陣1.4 幺正矩陣的微擾論展開1.5 散射截面1.6 分波法1.7 庫侖散射第二章 角動量理論2.1 轉動算符的矩陣表示，D函數(shù)2.2 對稱陀螺的轉動譜及波函數(shù)2.3 非對稱陀螺的轉動譜2.4 不可約張量算符2.5 Wigner-ECKart定理2.6 張量積2.7 一階張量的投影定理及矢量模型第三章 量子體系

12、的對稱性3.1 守恒量與對稱性3.2 量子態(tài)按對稱性的分類3.3 能級簡并度與對稱性的關系3.4 矩陣元的選擇定則第四章 時間反演4.1 時間反演與時間反演算符4.2 時間反演不變性4.3 力學量的分類與矩陣元的計算第五章 相對論量子力學5.1 Klein-Gordon方程5.2 Dirac方程5.3 自由電子的平面波解5.4 電磁場中電子的Dirac方程5.5 氫原子光譜的精細結構第六章 輻射場的量子化及其與物質的作用6.1 經典輻射場6.2 輻射場的量子化6.3 多極輻射場及其量子化6.4 自發(fā)多極輻射參考書目：1曾謹言 著，量子力學 卷II，科學出版社，1993.2II.II.郎道 E.

13、M.粟弗席茨 著，嚴肅 譯，量子力學，人教出版社，1981.3L.I.Schikk 著，李淑嫻，陳崇光 譯，量子力學，人教出版社，1981.4P.A.M.Dirac 著，陳咸亨譯, 量子力學原理，科學出版社，1965.5鄒國興 著，量子場論導論，科學出版社，1980.課程名稱：原子結構與原子光譜理論（I）課程編號：0951204學 分：3總學時數(shù)：80開課學期：第二學期考核方式：考試（書面檢測）說 明：本門課程主要講授原子結構與原子光譜方面的基本概念、基本理論以及對簡單原子體系的具體計算方法.教學內容：第一章 基本概念第二章 矢量模型2.1 薛定諤方程2.2 矩陣方法2.3 中心力場模型2.4

14、 乘積波函數(shù)2.5 反對稱化波函數(shù)的耦合2.7 電子組態(tài)2.8 同科電子，閉合殼層2.9 同科電子的 LS 譜項2.10 具有幾個開殼層的電子組態(tài) 2.11 組態(tài)平均能量2.12 組態(tài)的相對能量2.13 電離能隨Z的變化2.14 LS耦合下的能級結構2.15 洪特定則2.16 jj耦合2.17 對耦合 2.18 實例：Si I 3pns2.19 其它耦合表象2.20 統(tǒng)計權重2.21 能級結構的定量計算第三章 3nj符號3.1 3j符號3.2 6j符號3.3 9j符號第四章 組態(tài)平均能量4.1 對稱算符的對角矩陣元4.2 單電子束縛能和原子總束縛能4.3 電離能和單電子束縛能4.4 計算實例第

15、五章 徑向波方程5.1 變分原理5.2 Hartree-Fock方程5.3 經典勢能5.4 交換勢能5.5 Hartree-Fock方程的求解5.6 齊次方程（局域勢）方法 5.7 各種近似方法5.8 相對論修正5.9 相關修正第六章 徑向波函數(shù)和徑向積分6.1 徑向波函數(shù)的計算6.2 各種計算方法的比較6.3 組態(tài)平均能量和計算精度6.4 相對論效應6.5 單電子束縛能量隨Z的變化6.6 庫侖積分和自旋-軌道積分隨Z的變化第七章 耦合反對稱7.1 兩個角動量的耦合7.2 三個角動量的重耦7.3 不同耦合表象間的轉換7.4 同科電子反對稱化的困難7.5 部分根源系數(shù)7.6 祖份系數(shù)7.7 先行

16、數(shù)7.8 任意組態(tài)的反對稱化波函數(shù)7.9 對稱算符的單組態(tài)矩陣元7.10 旁觀子殼層的影響第八章 能級結構（簡單組態(tài)）8.1 動能和電子核相互作用能8.2 閉合殼層的影響8.3 單電子組態(tài)8.4 雙電子組態(tài)的自旋軌道矩陣元8.5 雙電子組態(tài)的庫侖矩陣元8.6 中間耦合8.7 本征失的純度8.8 對耦合教材及主要參考書目：1Robert D.Cowan, The Theory of Atomic Structure and Spectra, University of California Press,Berkeley, 1981.2美J.C.斯萊特 著，楊朝潢 譯，原子結構的量子理論，第一卷，

17、第二卷，上?？茖W出版社，1981.3Sobelman，Atomic Spectra and Radiative Transition , Springer-Verlag, 1979.4鄭樂民、徐庚武，原子結構和原子光譜，北京大學出版社，1991.課程名稱：原子結構與原子光譜理論（II）說 明：本門課程是原子結構與原子光譜（I）的后繼課程。在對不可約張量算符代數(shù)學習的基礎上，進一步討論復雜原子的結構和輻射躍遷幾率的計算問題，并通過對高激發(fā)態(tài)和高離化態(tài)原子特性的介紹，把學生直接帶入當今原子結構與原子光譜學研究的前沿.教學內容：第一章 不可約張量算符的代數(shù)1.1 復雜矩陣元的計算1.2 拉卡代數(shù)1.

18、3 不可約張量算符1.4 維格納艾卡特定理1.5 兩個算符的乘積的矩陣元1.6 兩個張量算符的張量積1.7 約化矩陣元的不耦公式1.8 兩個張量算符的標積1.9 單位張量算符1.10 雙張量算符1.11 自旋軌道矩陣元（單電子組態(tài)）1.12 直接庫侖矩陣元（雙電子組態(tài)）1.13 交換庫侖矩陣元（雙電子組態(tài)）1.14 交換矩陣元的等效算符第二章 能級結構（復雜組態(tài)）2.1 引言2.2 庫侖矩陣元（同科電子）2.3 非同科電子的直接積分2.4 非同科電子的交換積分2.5 自旋軌道矩陣元2.6 實例：f3sd22.7 能級結構：近LS耦合條件下的自旋軌道作用效應2.8 lw組態(tài)的能級結構2.9 組態(tài)

19、的能級結構第三章 組態(tài)相互作用3.1 一般情況3.2 波函數(shù)的正交性問題3.3 雙電子組態(tài)3.4 類單組態(tài)的相互作用3.5 里德伯系列的相互作用3.6 單電子組態(tài)3.7 Brillouin定理第四章 輻射躍遷4.1 愛因斯坦躍遷幾率 4.2 電偶極輻射（經典）4.3 電偶極輻射（量子力學）4.4 電偶極躍遷選擇定則4.5 偶極譜線強度4.6 振子強度4.7 譜線強度的理論計算4.8 LS耦合下的選擇定則和相對強度4.9 單電子組態(tài)的輻射偶極積分4.10 單占據(jù)子殼層中的單電子躍遷4.11 違背選擇定則的情況4.12 磁偶極輻射、電四極輻射4.13 禁戒躍遷的實例第五章 原子能級和輻射躍遷的數(shù)值

20、計算5.1 計算程序5.2 從頭計算5.3 最小二乘擬合計算5.4 實例第六章 連續(xù)態(tài)6.1 引言6.2 單電子的連續(xù)基函數(shù)6.3 徑向波函數(shù)的歸一化6.4 波函數(shù)的能量量綱6.5 連續(xù)態(tài)和分立態(tài)的徑向積分間的關系6.6 光電離6.7 分立態(tài)和連續(xù)態(tài)之間的相互作用第七章 高離化態(tài)原子7.1 等電子系列中電子的束縛能7.2 能級結構7.3 組態(tài)相互作用7.4 輻射多極積分7.5 光譜7.6 自電離和雙電子復合教材及主要參考書目：1Robert D. Cowan, The Theory of Atomic Structure and Spectra, University of California Press, Berkeleyo 1981.2美 J. C. 斯萊特 著，楊朝潢 譯，原子結構的量子理論，第一卷，第二卷，上?？茖W出版社，1981.3Sobelman, Atomic Spectra and Radi