原子物理学

本书主要是为本科高年级原子物理课程编写的教材，前几章中所包含的原子物理内容对于本科生来说是易于理解。本书介绍了原子物理的近期新发展，及其在原子的玻色-爱因斯坦凝聚中物质波干涉测量和用捕获离子进行量子计算中的应用，为了弥补一般同类著作仅用量子理论处理原子结果的不足，本书特别强调实验基础，在后面的章节中尤其如此。本书还附有大量习题以供读者联系。

1早期原子物理学
1．1导引
1．2氢原子光谱
1．3Bohr理论
1．4相对论效应
1．5Moseley和原子数
1．6辐射衰变
1．7爱因斯坦A系数和B系数
1．8Zeeman效应
1．8．1Zeeman效应的实验观察
1．9原子单位总结
习题
2氢原子
2．1Schrodinger方程
2．1．1角向方程的解
2．1．2径向方程的解
2．2跃迁
2．2．1选择定则
2．2．2对■的积分
2．2．3宇称
2．3精细结构
2．3．1电子的自旋
2．3．2自旋一轨道相互作用
2．3．3氢原子的精细结构
2．3．4Larab位移
2．3．5精细能级之间的跃迁
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习题
3氦原子
3．1氦原子的基态
3．2氦原子的激发态
3．2．1自旋本征态
3．2．2氦原子中的跃迁
3．3氦原子中的积分估计
3．3．1基态
3．3．2激发态：直接积分
3．3．3激发态：交换积分
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习题
4碱金属
4．1壳层结构和周期表
4．2量子数亏损
4．3中心场近似
4．4Schr6dinger方程的数值解
4．4．1自洽解
4．5自旋-轨道相互作用：量子方法
4．6碱金属的精细结构
4．6．1精细结构跃迁的相对强度
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习题
5L-S耦合方式
5．1LS耦合方式的精细结构
5．2j-j偶合方式
5．3居问耦合：不同耦合方式之间的跃迁
5．4L-S耦合方式的选择定则
5．5Zeeman效应
5．6小结
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习题
6超精细结构和同位素移位
6．1超精细结构
6．1．1s电子的超精细结构
6．1．2氢微波激射器
6．1．3z≠0时的超精细结构
6．1．4超精细结构与精细结构的比较
6．2同位素移位
6．2．1质量效应
6．2．2体积移位
6．2．3原子揭示的原子核信息
6．3Zeeman效应和超精细结构
6．3．1弱场下的Zeeman效应■BA
6．3．3中间部分的场力
6．4超精细结构的测量
6．4．1原子束技术
6．4．2原子钟
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习题
7原子与辐射的相互作用
7．1方程的建立
7．1．1振荡电场的扰动
7．1．2旋波近似
7．2爱因斯坦B系数
7．3与单色辐射的相互作用
7．3．1π脉冲与π／2脉冲
7．3．2Bloch矢量和Bloch球面
7．4Ramsey条纹
7．5辐射阻尼
7．5．1经典偶极辐射阻尼
7．5．2光Bloch球面
7．6光吸收截面
7．6．1纯辐射展宽截面
7．6．2饱和强度
7．6．3功率展宽
7．7交流Stark效应／光频移
7．8半经典理论注解
7．9结论
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习题
8无Doppler激光光谱
8．1谱线的Doppler展宽
8．2交叉束技术
8．3饱和吸收光谱
8．3．1饱和吸收光谱的原理
8．3．2饱和吸收光谱的穿越共振
8．4双光子光谱
8．5激光光谱的校准
8．5．1相对频率的校准
8．5．2绝对校准
8．5．3光频梳
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习题
9原子冷却与捕陷
9．1散射力
9．2减慢原子束
9．2．1啁啾冷却
9．3光学黏胶技术
9．3．1Doppler冷却的极限
9．4磁光阱
9．5偶极力导论
9．6偶极力理论
9．6．1光学晶格
9．7SisyphtJs冷却技术
9．7．1概论
9．7．2Sisyphus冷却
9．7．3Sisyphus冷却机制的极限
9．8Raman跃迁
9．8．1Raman跃迁的速度选择
9．8．2Raman冷却
9．9原子喷泉
9．10总结
习题
10磁捕陷、蒸发冷却和Bose-Einstein凝聚
10．1磁捕陷的原理
10．2磁捕陷
10．2．1径向约束
10．2．2轴向约束
10．3蒸发冷却
10．4Bose-Einstein凝聚
10．5捕陷原子蒸气中的Bose-Einstein凝聚
10．5．1散射长度
10．6一种Bose-Einstein凝聚体
10．7Bose凝聚气体的性质
10．7．1声速
10．7．2消退长度
10．7．3Bose-Einstein凝聚的相干性
10．7．4原子激光
10．8总结
习题
11原子干涉
11．1杨氏双缝实验
11．2原子的衍射光栅
11．3三光栅干涉仪
11．4旋转的测量
11．5光对原子的衍射
11．5．1Raman跃迁干涉测量技术
11．6总结
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习题
12离子阱
12．1电场中离子的受力
12．2Earnshaw定理
12．3Paul阱
12．3．1旋转马鞍上小球的平衡
12．3．2交流场中的有效势
12．3．3线性Paul阱
12．4缓冲气冷却
12．5激光冷却捕陷离子
12．6量子跳跃
12．7Penning阱和Paul阱
12．7．1Penning阱
12．7．2离子的质谱
12．7．3电子的反常磁矩
12．8电子束离子阱
12．9解析侧带冷却
12．10离子阱总结
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习题
13量子计算
13．1量子比特及其性质
13．1．1纠缠
13．2量子逻辑门
13．2．1设计CNOT门
13．3量子并行算法
13．4量子计算机综述
13．5退相干和量子纠错
13．6总结
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习题
附录A微扰理论
A．1微扰理论的数学
A．2相近频率经典振子的相互作用
附录B静电能的计算
附录C磁偶极跃迁
附录D饱和吸收的线形
附录．ERaman跃迁和双光子跃迁
E．1Raman跃迁
E．2双光子跃迁
附录FBose-Einstein凝聚有关统计力学知识
F．1光子的统计力学
F．2Bose-Einstein凝聚
F．2．1谐振阱中的Bose-Einstein凝聚
参考文献
索引