作者：(英国)辛格尔顿 (Singleton.J)

《原子物理学》是为高年级本科生“高等原子物理”课撰写的教材，《原子物理学》前几章介绍了原子物理的基本理论，可以使初次接触本领域的本科生建立基础，从而帮助他们理解书中内容。《原子物理学》介绍了最新的研究进展及其在玻色-爱因斯坦凝聚物质波干涉和利用捕陷离子进行量子计算方面的套用。通常的教科书仅强调原子结构的量子解释，《原子物理学》作为补充则重点强调了理论的实验基础，最后几章尤其如此。《原子物理学》包括大量习题，可供教学使用。

《原子物理学》作者为牛津大学物理系教授christopher Foot。

1 早期原子物理学

1.1 导引

1.2 氢原子光谱

1.3 Bohr理论

1.4 相对论效应

1.5 Moseley和原子数

1.6 辐射衰变

1.7 爱因斯坦A係数和B係数

1.8 Zeeman效应

1.8.1 Zeeman效应的实验观察

1.9 原子单位总结

习题

2 氢原子

2.1 Schrodinger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θ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

2.3.4 Larab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 自旋本徵态

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 硷金属

4.1 壳层结构和周期表

4.2 量子数亏损

4.3 中心场近似

4.4 Schr6dinger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 硷金属的精细结构

4.6.1 精细结构跃迁的相对强度

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习题

5 L-S耦合方式

5.1 LS耦合方式的精细结构

5.2 j-j偶合方式

5.3 居问耦合：不同耦合方式之间的跃迁

5.4 L-S耦合方式的选择定则

5.5 Zeeman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

6.1.1 s电子的超精细结构

6.1.2 氢微波激射器

6.1.3 l≠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

6.3 Zeeman效应和超精细结构

6.3.2 强场下的Zeeman效应，B>A

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係数

7.3 与单色辐射的相互作用

7.3.1 兀脉冲与兀/2脉冲

7.3.2 Bloch矢量和Bloch球面

7.4 Ramsey条纹

7.5 辐射阻尼

7.5.1 经典偶极辐射阻尼

7.5.2 光jBloch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雷射光谱

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 雷射光谱的校準

8.5.1 相对频率的校準

8.5.2 绝对校準

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

9.3.1 Doppler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

9.7 Sisyphus冷却技术

9.7.1 概论

9.7.2 Sisyphus冷却

9.7.3 Sisyphus冷却机制的极限

9.8 Raman跃迁

9.8.1 Raman跃迁的速度选择

9.8.2 Raman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

10.4 Bose-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

10.7 Bose凝聚气体的性质

10.7.1 声速

10.7.2 消退长度

10.7.3 Bose-Einstein凝聚的相干性

10.7.4 原子雷射

11 原子干涉

12 离子阱

13 量子计算

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.E Raman跃迁和双光子跃迁

E.1 Raman跃迁

E.2 双光子跃迁

附录F Bose-Einstein凝聚有关统计力学知识

F.1 光子的统计力学

F.2 Bose-Einstein凝聚

F.2.1 谐振阱中的Bose-Einstein凝聚

参考文献

索引