原子原理范文10篇

赫拉克利特開創(chuàng)了一個永無休止的運動概念。可是，我們到底怎樣才能領人信服地解釋變動不居的世界呢？顯然，解釋的基本性質(zhì)，應該是它的立論點本身不能是游移不定的。我們已經(jīng)知道首先致力于解決這個問題的是早期的米利都學派了。此后，也是有一位米利都學派的思想家對此作出了最后的答案。此人就是原子論之父留基波（Leucippus）。留基波的鼎盛期約公元前440年（1）。他不僅繼承了與米利都相聯(lián)系著的科學理性主義哲學，而且也受到了巴門尼德和芝諾很大的影響。可是，關于他，人們知道得非常少。因此，人們在提到原子論的創(chuàng)始者時，通常總是將留基波與德謨克利特（Democritus，約公元前460年—前370年）相提并論，或大多掛靠在德謨克利特的名下。

德謨克利特出生于希臘北部色雷斯的阿布德拉（Abdera）。他的父親在當?shù)厥且晃缓苡匈Y產(chǎn)和地位的人。德謨克利特拜訪過埃及，埃塞俄比亞，波斯和印度。據(jù)并不確切的史料稱，德謨克利特曾就學于阿那克薩戈拉（Anaxagoras），和蘇格拉底討論過哲學。在蘇格拉底看來，他就像是奧林匹亞賽會中的一位五項全能競賽的勝利者。德謨克利特是經(jīng)驗的自然科學家和希臘人中第一個百科全書式的學者（2），在整個希臘文化史上，其博學多才的程度除了亞里士多德，無人能及其項背（3）。雖然公眾給了他很高的榮譽，但是他喜歡沉思的生活勝過了活躍的生活,因此婉言謝絕了這些公眾的榮譽而渡過了孤獨的余生（4）。

據(jù)說，留基波曾和巴門尼德一起研究過哲學，但是二者的觀點是完全對立的。他認為非存在和存在一樣存在，這就是原子和虛空，它們都是事物生成的原因。德謨克利特正是把他的思想加以發(fā)展和系統(tǒng)化，使原子論成為體系。

1．原子與虛空

留基波——如果不是德謨克里特的話——試圖調(diào)和以巴門尼德與恩培多克勒分別為其代表的一元論與多元論而走到了原子論。他們的觀點極其有似于近代科學的觀點，并且避免了大部分古希臘的暝想所常犯的錯誤。

亞里士多德說：“但留基波認為他有一種理論，這種理論與感覺一致，不會取消存在物的生成、消滅、運動和多樣性。在對現(xiàn)象作了這些說明后，針對堅持存在為一，并認為沒有虛空就無運動的人，他宣稱虛空是非存在，而存在的任何一部分都不是非存在；因為嚴格地說，“存在”就是完全充實。但這樣的充實不是一，而是無限多，只是由于體積太小，不能為肉眼所見。它們在虛空中被移動（因為虛空存在著），其結(jié)合造成事物的生成，分離導致事物的消滅。在其碰巧接觸的地方，它們就動作與承受（因為在那里，它們不是一），當被放在一起且被纏結(jié)時，它們也生成。但是，從真正的一，不會生出多，從真正的多，也不會生出一，這是不可能的（325a25-36）"。

赫拉克利特開創(chuàng)了一個永無休止的運動概念。可是，我們到底怎樣才能領人信服地解釋變動不居的世界呢？顯然，解釋的基本性質(zhì)，應該是它的立論點本身不能是游移不定的。我們已經(jīng)知道首先致力于解決這個問題的是早期的米利都學派了。此后，也是有一位米利都學派的思想家對此作出了最后的答案。此人就是原子論之父留基波（Leucippus）。留基波的鼎盛期約公元前440年（1）。他不僅繼承了與米利都相聯(lián)系著的科學理性主義哲學，而且也受到了巴門尼德和芝諾很大的影響。可是，關于他，人們知道得非常少。因此，人們在提到原子論的創(chuàng)始者時，通常總是將留基波與德謨克利特（Democritus，約公元前460年—前370年）相提并論，或大多掛靠在德謨克利特的名下。

德謨克利特出生于希臘北部色雷斯的阿布德拉（Abdera）。他的父親在當?shù)厥且晃缓苡匈Y產(chǎn)和地位的人。德謨克利特拜訪過埃及，埃塞俄比亞，波斯和印度。據(jù)并不確切的史料稱，德謨克利特曾就學于阿那克薩戈拉（Anaxagoras），和蘇格拉底討論過哲學。在蘇格拉底看來，他就像是奧林匹亞賽會中的一位五項全能競賽的勝利者。德謨克利特是經(jīng)驗的自然科學家和希臘人中第一個百科全書式的學者（2），在整個希臘文化史上，其博學多才的程度除了亞里士多德，無人能及其項背（3）。雖然公眾給了他很高的榮譽，但是他喜歡沉思的生活勝過了活躍的生活,因此婉言謝絕了這些公眾的榮譽而渡過了孤獨的余生（4）。

據(jù)說，留基波曾和巴門尼德一起研究過哲學，但是二者的觀點是完全對立的。他認為非存在和存在一樣存在，這就是原子和虛空，它們都是事物生成的原因。德謨克利特正是把他的思想加以發(fā)展和系統(tǒng)化，使原子論成為體系。

1．原子與虛空

留基波——如果不是德謨克里特的話——試圖調(diào)和以巴門尼德與恩培多克勒分別為其代表的一元論與多元論而走到了原子論。他們的觀點極其有似于近代科學的觀點，并且避免了大部分古希臘的暝想所常犯的錯誤。

亞里士多德說：“但留基波認為他有一種理論，這種理論與感覺一致，不會取消存在物的生成、消滅、運動和多樣性。在對現(xiàn)象作了這些說明后，針對堅持存在為一，并認為沒有虛空就無運動的人，他宣稱虛空是非存在，而存在的任何一部分都不是非存在；因為嚴格地說，“存在”就是完全充實。但這樣的充實不是一，而是無限多，只是由于體積太小，不能為肉眼所見。它們在虛空中被移動（因為虛空存在著），其結(jié)合造成事物的生成，分離導致事物的消滅。在其碰巧接觸的地方，它們就動作與承受（因為在那里，它們不是一），當被放在一起且被纏結(jié)時，它們也生成。但是，從真正的一，不會生出多，從真正的多，也不會生出一，這是不可能的（325a25-36）"。

赫拉克利特開創(chuàng)了一個永無休止的運動概念。可是，我們到底怎樣才能領人信服地解釋變動不居的世界呢？顯然，解釋的基本性質(zhì)，應該是它的立論點本身不能是游移不定的。我們已經(jīng)知道首先致力于解決這個問題的是早期的米利都學派了。此后，也是有一位米利都學派的思想家對此作出了最后的答案。此人就是原子論之父留基波（Leucippus）。留基波的鼎盛期約公元前440年（1）。他不僅繼承了與米利都相聯(lián)系著的科學理性主義哲學，而且也受到了巴門尼德和芝諾很大的影響。可是，關于他，人們知道得非常少。因此，人們在提到原子論的創(chuàng)始者時，通常總是將留基波與德謨克利特（Democritus，約公元前460年—前370年）相提并論，或大多掛靠在德謨克利特的名下。

德謨克利特出生于希臘北部色雷斯的阿布德拉（Abdera）。他的父親在當?shù)厥且晃缓苡匈Y產(chǎn)和地位的人。德謨克利特拜訪過埃及，埃塞俄比亞，波斯和印度。據(jù)并不確切的史料稱，德謨克利特曾就學于阿那克薩戈拉（Anaxagoras），和蘇格拉底討論過哲學。在蘇格拉底看來，他就像是奧林匹亞賽會中的一位五項全能競賽的勝利者。德謨克利特是經(jīng)驗的自然科學家和希臘人中第一個百科全書式的學者（2），在整個希臘文化史上，其博學多才的程度除了亞里士多德，無人能及其項背（3）。雖然公眾給了他很高的榮譽，但是他喜歡沉思的生活勝過了活躍的生活,因此婉言謝絕了這些公眾的榮譽而渡過了孤獨的余生（4）。

據(jù)說，留基波曾和巴門尼德一起研究過哲學，但是二者的觀點是完全對立的。他認為非存在和存在一樣存在，這就是原子和虛空，它們都是事物生成的原因。德謨克利特正是把他的思想加以發(fā)展和系統(tǒng)化，使原子論成為體系。

1．原子與虛空

留基波——如果不是德謨克里特的話——試圖調(diào)和以巴門尼德與恩培多克勒分別為其代表的一元論與多元論而走到了原子論。他們的觀點極其有似于近代科學的觀點，并且避免了大部分古希臘的暝想所常犯的錯誤。

亞里士多德說：“但留基波認為他有一種理論，這種理論與感覺一致，不會取消存在物的生成、消滅、運動和多樣性。在對現(xiàn)象作了這些說明后，針對堅持存在為一，并認為沒有虛空就無運動的人，他宣稱虛空是非存在，而存在的任何一部分都不是非存在；因為嚴格地說，“存在”就是完全充實。但這樣的充實不是一，而是無限多，只是由于體積太小，不能為肉眼所見。它們在虛空中被移動（因為虛空存在著），其結(jié)合造成事物的生成，分離導致事物的消滅。在其碰巧接觸的地方，它們就動作與承受（因為在那里，它們不是一），當被放在一起且被纏結(jié)時，它們也生成。但是，從真正的一，不會生出多，從真正的多，也不會生出一，這是不可能的（325a25-36）"。

赫拉克利特開創(chuàng)了一個永無休止的運動概念。可是，我們到底怎樣才能領人信服地解釋變動不居的世界呢？顯然，解釋的基本性質(zhì)，應該是它的立論點本身不能是游移不定的。我們已經(jīng)知道首先致力于解決這個問題的是早期的米利都學派了。此后，也是有一位米利都學派的思想家對此作出了最后的答案。此人就是原子論之父留基波（Leucippus）。留基波的鼎盛期約公元前440年（1）。他不僅繼承了與米利都相聯(lián)系著的科學理性主義哲學，而且也受到了巴門尼德和芝諾很大的影響。可是，關于他，人們知道得非常少。因此，人們在提到原子論的創(chuàng)始者時，通常總是將留基波與德謨克利特（Democritus，約公元前460年—前370年）相提并論，或大多掛靠在德謨克利特的名下。

德謨克利特出生于希臘北部色雷斯的阿布德拉（Abdera）。他的父親在當?shù)厥且晃缓苡匈Y產(chǎn)和地位的人。德謨克利特拜訪過埃及，埃塞俄比亞，波斯和印度。據(jù)并不確切的史料稱，德謨克利特曾就學于阿那克薩戈拉（Anaxagoras），和蘇格拉底討論過哲學。在蘇格拉底看來，他就像是奧林匹亞賽會中的一位五項全能競賽的勝利者。德謨克利特是經(jīng)驗的自然科學家和希臘人中第一個百科全書式的學者（2），在整個希臘文化史上，其博學多才的程度除了亞里士多德，無人能及其項背（3）。雖然公眾給了他很高的榮譽，但是他喜歡沉思的生活勝過了活躍的生活,因此婉言謝絕了這些公眾的榮譽而渡過了孤獨的余生（4）。

據(jù)說，留基波曾和巴門尼德一起研究過哲學，但是二者的觀點是完全對立的。他認為非存在和存在一樣存在，這就是原子和虛空，它們都是事物生成的原因。德謨克利特正是把他的思想加以發(fā)展和系統(tǒng)化，使原子論成為體系。

1．原子與虛空

留基波——如果不是德謨克里特的話——試圖調(diào)和以巴門尼德與恩培多克勒分別為其代表的一元論與多元論而走到了原子論。他們的觀點極其有似于近代科學的觀點，并且避免了大部分古希臘的暝想所常犯的錯誤。

亞里士多德說：“但留基波認為他有一種理論，這種理論與感覺一致，不會取消存在物的生成、消滅、運動和多樣性。在對現(xiàn)象作了這些說明后，針對堅持存在為一，并認為沒有虛空就無運動的人，他宣稱虛空是非存在，而存在的任何一部分都不是非存在；因為嚴格地說，“存在”就是完全充實。但這樣的充實不是一，而是無限多，只是由于體積太小，不能為肉眼所見。它們在虛空中被移動（因為虛空存在著），其結(jié)合造成事物的生成，分離導致事物的消滅。在其碰巧接觸的地方，它們就動作與承受（因為在那里，它們不是一），當被放在一起且被纏結(jié)時，它們也生成。但是，從真正的一，不會生出多，從真正的多，也不會生出一，這是不可能的（325a25-36）"。

摘要原子干涉儀是利用原子物質(zhì)波的特性而實現(xiàn)的干涉儀,冷原子具有很小的速度和速度分布以及良好的相干性,因而冷原子干涉儀具有很高的靈敏度.文章介紹了原子干涉儀的基本物理原理､國內(nèi)外研究進展､原子干涉儀實現(xiàn)方案及其在精密測量和空間科學領域中的應用.

關鍵詞冷原子,原子干涉儀,慣性測量

AbstractAtominterferometersarebasedonthematterwavefeatureofatoms.Coldatomshavelowvelocity,smallvelocitydistributionandgoodcoherence,thuscoldatominterferometersdisplayexcellentsensitivity.Inthispaper,wedescribethebasicprinciple,recentprogress,realizationschemesandspaceapplicationsofcoldatominterferometers.

Keywordscoldatom,atominterferometers,gravitymeasurement

1引言

波的干涉是自然界的本質(zhì)特性.光是一種電磁波,光的干涉現(xiàn)象早已被人認識.根據(jù)量子理論,任何微觀粒子(如電子､中子､原子､分子)都具有波粒二象性,微觀粒子的波動性(稱為物質(zhì)波或德布羅意波)由波函數(shù)描述,服從薛定諤方程.物質(zhì)波同樣滿足線性疊加原理,具有相干性.自從1991年實現(xiàn)了脈沖式原子干涉儀以來[1],原子干涉儀在精密測量領域得到了廣泛的應用,典型的應用有重力加速度測量和重力梯度測量[2,3],旋轉(zhuǎn)速率測量和地球自轉(zhuǎn)速率的測量[4,5,6],牛頓引力常數(shù)的測量[7—10]以及精細結(jié)構(gòu)常數(shù)的測量[11]等.利用原子干涉儀驗證等效性原理[12,13]以及原子干涉儀在空間應用已經(jīng)引起關注[14,15].

第一章．世界是測得準的，并非測不準的

乍看，題目好象哲學的。不屑哲學，只談物理。

大量研究表明，目前為止的實驗已經(jīng)給出物質(zhì)世界準確信息，物理學重要任務之一就在于找出這信息并揭示其內(nèi)在規(guī)律。遺憾的是，目前為止的理論(無例外)均未能如此。然而國內(nèi)外學界卻一致認為理論物理大廈框架--《量子力學》已經(jīng)建成，剩下只是裝修和美化了。

但經(jīng)本文研究表明，《量子力學》對一些基本物理學問題的實質(zhì)并不清楚，往往似是而非。然而《量子力學》卻娓娓動聽、夸夸其談，實則以其昏昏使人昭昭！請看事實：

1.1關于"量子化"根源問題。

微觀世界"量子化"已被證實，人們已經(jīng)公認。但接踵而來的就是"量子化"根源問題，又機制怎樣？這本是物理學根本任務之一。已有的理論包括愛因斯坦、玻爾、量子力學都未能回答。然而量子力學家們卻置這本職任務于不顧，翩翩起舞與數(shù)學喧賓奪主、相互玩弄！

提要

此乃特殊重要文稿,幾乎涉及物理世界全部問題。文中全部用8位數(shù)字有效精度并與實驗完全相符的計算結(jié)果表明下述原理成立：

〖測得準原理〗：世間萬物，無例外，都是測得準的（準確程度最終都將取決于普朗克常數(shù)h＝2π?的準確度），絕非測不準的；世間只存在測不準的學者，并不存在【測不準原理】--《量子力學》的基本原理。

文中用大量無可否認的事實，全面、系統(tǒng)、嚴格地證明了量子力學--世界權(quán)威理論，純系偽科學。其基本原理--【測不準原理】系反科學的理論，由此量子力學已把科學引入歧途，并使之陷于惡性循環(huán)不解之中！

由于量子力學已修成了詭辯內(nèi)稟屬性，任何單方面對其論說全然無效，必須給量子力學以全面充分曝光，所以篇幅顯得較長。實乃：

有道僧是愚氓憂可訓，

提要

此乃特殊重要文稿,幾乎涉及物理世界全部問題。文中全部用8位數(shù)字有效精度并與實驗完全相符的計算結(jié)果表明下述原理成立：

〖測得準原理〗：世間萬物，無例外，都是測得準的（準確程度最終都將取決于普朗克常數(shù)h＝2π?的準確度），絕非測不準的；世間只存在測不準的學者，并不存在【測不準原理】——《量子力學》的基本原理。

文中用大量無可否認的事實，全面、系統(tǒng)、嚴格地證明了量子力學——世界權(quán)威理論，純系偽科學。其基本原理——【測不準原理】系反科學的理論，由此量子力學已把科學引入歧途，并使之陷于惡性循環(huán)不解之中！

由于量子力學已修成了詭辯內(nèi)稟屬性，任何單方面對其論說全然無效，必須給量子力學以全面充分曝光，所以篇幅顯得較長。實乃：

有道僧是愚氓憂可訓，

隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，學校辦學條件的不斷改善，計算機已步入高中課堂。如何在高中化學課上運用計算機提高教學效益已成為一個新鮮的課題。筆者耳聞目睹了各學科同仁或開發(fā)利用現(xiàn)成軟件，或自己動手制作課件來解決教學難題的事例，感動之際也自費購置了一臺微機并嘗試用于教學。在近一年的教學實踐中，感到高中化學課中，許多難以操作或有毒的實驗和一些較繁雜的化學式、結(jié)構(gòu)式以及一些抽象的概念和理論，用傳統(tǒng)的教學方法和手段常常難以突破，易使學生感到枯燥乏味，影響教學效果，如果能恰當?shù)乩糜嬎銠C的作圖模擬功能和速度快、容量大的特點就能夠很好地化解這些難點，大幅度提高教學效率。

我們體會，利用計算機的作圖功能可以模擬微觀世界。在教學中，我們可以利用計算機模擬把靜態(tài)圖示轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)圖示，把微觀問題宏觀化，把抽象問題形象化，有利于幫助學生理解概念、掌握理論，其效果是利用圖片或其他傳統(tǒng)手段所不及的。例如，在高一“原子核外電子運動的特征”部分，內(nèi)容抽象，教材中僅提供了氫原子電子云示意圖，其他內(nèi)容要靠教師講述，教師不易教，學生難理解。若利用計算機把這節(jié)課的內(nèi)容制作成課件，在原子核外電子運動特征中設這樣兩個小標題：“原子核外電子的運動特點”和“電子云”。然后，先指出原子核外電子的質(zhì)量小、運動速度很快、運動范圍小。人類是無法觀察也不可能觀察的，之后借助計算機模擬在顯示屏左邊畫出一個氫原子核，核外一個電子，由于電子運動速度很快，我們看到的是一個亮環(huán)在原子核外空間“無規(guī)律”出現(xiàn)，并將左框運動情況在右框中累積，從而引導學生分析并找出核外電子的運動規(guī)律。再借助計算機模擬，給氫原子拍照，在顯示屏左邊顯示出氫原子某瞬時的照片，右邊顯示出瞬時照片的疊印，當其照片疊印到一定數(shù)量時，就能清晰地看到核外電子在氫原子核外空間出現(xiàn)機會的統(tǒng)計結(jié)果的形象表現(xiàn)——電子云的圖形，從而使只能通過口頭語言描述的抽象概念變成了動態(tài)的直觀圖示，能有效的加深學生的理解和記憶。

又如，銅鋅原電池原理，它既是教學中的重點又是難點，在教材中僅設一個演示實驗，演示時只能觀察到宏觀結(jié)果，不能觀察到微觀過程。如果利用計算機動畫模擬，把銅片和鋅片浸入稀硫酸中，先是鋅片上有氣泡，再用連有電流計的導線把鋅片和銅片連接起來，氣泡改在銅片上放出，電流計指針有偏轉(zhuǎn)，并觀察到電子移動的路徑，這樣，就可以啟發(fā)學生思考電流的方向、構(gòu)成原電池的條件、原電池的正負極的確定等問題，整個過程清楚、直觀，學生很容易接受。

我們還可以利用計算機的作圖功能來模擬化學實驗。許多化學實驗有毒，具有一定的危險性，如果操作不當，就有可能發(fā)生意外事故。化學實驗中的一些錯誤操作，過去只能靠教師講其錯誤的原因以及錯誤操作可能帶來的危害，不能為了加深學生印象而用實驗證明，否則會造成危險。如果用計算機動畫模擬這些錯誤操作，則可將步驟分解，放慢動作，不僅把錯誤的原因演示清楚，而且可以渲染氣氛，學生看后印象深刻。這種做法特別適合于易燃、易爆、產(chǎn)物是有毒氣體以及使用強酸、強堿、劇毒藥品等實驗的模擬。例如，稀釋濃硫酸時將水加入濃硫酸中，液體就會沸騰并飛濺出來；點燃未經(jīng)驗純的氫氣，導致整個裝置的爆炸；用排水法收集氧氣時，先停止加熱，后將導氣管撤出水面，水倒吸使試管炸裂。對這些錯誤操作、危險操作的模擬，既能加深學生的印象，又能使學生準確地掌握知識、加深對錯誤操作原因的理解，還能在以后的實際操作中避免意外事故的發(fā)生。

利用計算機的作圖功能還能模擬化學反應歷程。化學實驗本身往往是宏觀的，而反應原理則往往是微觀的，教師在講解時描述起來和困難，需要學生具有較強的空間想象能力和抽象思維能力，大多數(shù)學生理解起來感到吃力，這也許就是某些學生學習化學的難點。筆者認為，如果能在講解實驗原理時，用計算機模擬反應原理，就可以起到事半功倍的效果。例如，在有機化學中羧酸和醇的反應中，羧酸是提供氫還是羥基？學生根據(jù)已有的經(jīng)驗，很容易把中和反應跟酯化反應類比，錯誤地認為在酯化反應中，羧酸提供氫而醇提供羥基。我了突破這一教學難點，可利用計算機模擬含有帶標記的氧原子的醇跟羧酸起酯化反應，形成含有帶標記的氧原子的酯這一反應歷程，從而證明羧酸提供羥基而醇提供的是氫。再如，高三的“電解質(zhì)溶液”一章，是高中階段的重點和難點，有的教師采用的是以大量習題和小測試強化學生記憶的方法，這樣不僅容易加重學生的負擔，而且也不一定能達到教學目的。我們在講述這一章的第四節(jié)“鹽類的水解”時，為了讓學生深入理解鹽類水解的實質(zhì)，借助了計算機，利用3Dmax軟件制作了水的電離、醋酸鈉、氯化銨及氯化鈉溶于水后電離成離子，醋酸根離子和銨根離子水解的情況，增強了直觀性，使同學們仿佛身臨其境，自然歸納出鹽類水解的實質(zhì)，取得了非常好的效果。

利用計算機還能模擬化工生產(chǎn)過程。在高中化學教材中有關于化工生產(chǎn)的內(nèi)容。對一些化工生產(chǎn)過程，如接觸法制硫酸、氨氧化法制硝酸等，學生大多數(shù)未見過，缺乏感性認識。在傳統(tǒng)的教學中，教師大都是通過掛圖或模擬教學，直觀性差。利用計算機的模擬功能，可以繪制化工生產(chǎn)的流程圖，模擬化工生產(chǎn)的全過程。若再利用三位動態(tài)圖形“真實”展示沸騰爐、氨合成塔、氧化爐和吸收塔及其內(nèi)部反應發(fā)生的過程，對各個環(huán)節(jié)進行反復演示或局部放大，則更能有助于加深學生對知識的理解。

摘要：本文探討了原子物理的課程教學及近代物理實驗的改革，分析討論了近代物理實驗在原子物理教學中的貢獻，教學過程中以實驗—理論—新的實驗—新的理論或理論修正為線索，向?qū)W生揭示了微觀物理的研究歷程以及微觀世界的物理規(guī)律，以期能有效地提高學生的綜合素質(zhì)和專業(yè)從教能力，使其能更好地適應基礎教育的教學實際。

關鍵詞：近代物理實驗；素質(zhì)教育；原子物理教學

一、引言

1923年物理學家密立根在獲得諾貝爾獎時曾說過：“科學靠兩條腿走路，一是理論，一是實驗，有時一條腿走在前面，有時另一條腿走在前面，但只有兩條腿才能前進。”［1］原子物理是物理學專業(yè)的基礎必修課，它與經(jīng)典物理中的力、熱、光、電等課程有所不同，這些課程都有成熟完美的理論體系，運用嚴密的數(shù)學演繹方法，可以推演公式計算出結(jié)果并解決實際問題，但原子物理既沒有經(jīng)典物理中的力、熱、光、電完美，也沒有量子力學的嚴謹，核心是半經(jīng)典半量子的內(nèi)容，因此是聯(lián)系經(jīng)典物理和近代量子物理的重要橋梁，其建立和發(fā)展與近一百多年的近代物理實驗發(fā)現(xiàn)密切相關［2,3,4］。在原子物理的教學中，通過實驗現(xiàn)象的分析歸納總結(jié)，逐步建立發(fā)展原子的理論模型，揭示原子結(jié)構(gòu)及運動規(guī)律，例如通過原子物理的一系列重大實驗發(fā)現(xiàn)過程誘導學生模擬先人建立研究微觀領域的物理思想，通過α粒子散射、分立光譜和電磁相互作用等原子物理的分析方法使學生掌握研究和解決微觀物理問題的方法，實驗結(jié)果與分析可以更加清晰地讓學生看到科學探索的過程，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)更多新的信息修正理論然后再在實踐中加以檢驗，進而提高學生的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力［5，6，7］。近代物理實驗在原子物理教學中的主要貢獻我們歸納為：①近代物理實驗可以發(fā)現(xiàn)新的實驗現(xiàn)象，探索新的物理規(guī)律；②近代物理實驗還可以檢驗理論模型的正確性，判斷理論假設的成立條件，給出理論的適用范圍；③近代物理實驗更可以使理論得到推廣應用，并開拓新的研究領域。但是，現(xiàn)階段“近代物理實驗”課與專業(yè)基礎理論課“原子物理”不能很好地相對應，理論課程相對于實驗課滯后或滯前，這就導致實驗與理論課教學不能同步，其結(jié)果是學生在沒有相應基礎知識的情況下進行實驗，學生無法深入理解實驗中所包含的原子理論，只能簡單機械地完成實驗步驟，獲得實驗結(jié)果。本文將著重以氫氘光譜實驗和塞曼效應實驗討論近代物理實驗課與原子物理理論教學的融合，這不僅可加深對原子物理理論的理解，還可學習如何用實驗手段，再現(xiàn)物理現(xiàn)象，并通過現(xiàn)象認識其物理規(guī)律。

二、氫氘光譜實驗與玻爾氫原子理論的建立及發(fā)展

近代原子理論是從氫原子光譜實驗開始的，整個發(fā)展過程很好的詮釋了近代物理實驗在原子物理中的貢獻，通過原子物理理論教學可以讓學生了解近代物理發(fā)展的精彩一幕［8,9］。到1885年光譜實驗已觀測到14條氫光譜線，巴耳末分析研究后提出了一個經(jīng)驗公式，而里德伯在1889年又獨立憑經(jīng)驗湊出了一個更普遍的方程。新的實驗現(xiàn)象意味著新的物理規(guī)律的萌芽、發(fā)展和完善。年輕的丹麥物理學家玻爾發(fā)展和完善了湯姆孫和洛倫茲的研究方法，創(chuàng)造性地把普朗克提出的量子假說應用于當時人們持懷疑的盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型，并把原子光譜的離散線狀譜的物理機制和原子結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，非常完美地解釋了困惑物理學家們近30年的光譜實驗之謎。隨后玻爾理論的拓展又成功地解釋了類氫光譜的實驗現(xiàn)象，并證實了氫的同位素“氘”的存在（實驗檢驗了理論模型的正確性）。愛因斯坦心悅誠服地稱玻爾的理論是一個“偉大的發(fā)現(xiàn)”。原子物理作為普通物理最后一門課程，通常安排在大二下學期進行，“原子的玻爾—索末菲理論”在第二章中講授，而“氫氘光譜實驗”為近代物理實驗的第一部分，為了理論課與實驗課融合以及近代物理實驗改革，我院做出了同步安排，但實驗課教師通常僅簡單地向?qū)W生說明實驗原理，主要側(cè)重于實驗步驟和實驗儀器的操作使用，對此我們讓原子物理課程團隊成員擔任實驗課教學的教師參與到近代物理實驗的教學中，將近代物理實驗作為專業(yè)基礎理論課在實驗方面的延伸，讓實驗與專業(yè)基礎知識緊密聯(lián)系，取得了很好的教學效果。另外，我們還告訴學生隨著科學技術的發(fā)展和光譜儀分辨率的提高，在實驗中又觀察到了新的實驗現(xiàn)象（例如氫光譜的精細結(jié)構(gòu)），這些實驗結(jié)果和哪些原有理論相矛盾，必須引進哪些新的概念和模型，進而拓展原子理論。邁克爾遜和莫雷在1896年就發(fā)現(xiàn)氫原子光譜巴耳末系的第一條譜線（Hα）是雙線，后來在高分辨率光譜儀中呈現(xiàn)出三線。玻爾猜測這可能是由于電子在橢圓軌道上運動時作進動所引起的。索末菲便于1916年提出修正理論：一是把玻爾的圓形軌道推廣為橢圓軌道，二是引入了相對論修正。定量計算出了三條Hα線，與實驗完全符合。不過，這一“完全符合”純粹是一種巧合。實際上，在高分辨率譜儀中，一條Hα線將呈現(xiàn)出七條精細結(jié)構(gòu)譜線（蘭姆移位）。對此，玻爾－索末菲模型就完全無能為力了。1926年海森伯運用量子力學對索末菲的修正進行了嚴格推導，1928年狄喇克的相對論量子力學自然地計入了電子的自旋，并依此算出電子的自旋與軌道相互作用，玻爾的理論才得到升華。另外，蘭姆移位和反常電子磁矩的實驗發(fā)現(xiàn)，導致了量子電動力學的蓬勃發(fā)展。