《原子物理》以《普通高中物理课程标准》(2017年版)为依据,利用可动态交互的AR、互动微件等新媒体技术,以可视化教学为核心,体现“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”的核心素养,是一本兼具交流研讨、科学探究、拓展延伸等功能的可视化的教学用书。全书分为波粒二象性、原子结构、原子核、核能4章,从波粒二象性开始,介绍了组成物质的原子和原子核,揭开了微观世界的神秘面纱。
此外,《原子物理》对基本粒子也做了简要的介绍。
《原子物理》既可作为普通高中物理教学的参考书,也可作为量子力学、材料物理学、地球和空间科学以及物理微观领域的参考书。
物理学是自然科学领域的一门基础学科,注重于研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律。此前,我们对宏观世界中各种物质的性质、相互作用及运动规律都已经有所了解,但对物质的微观世界的认知可能还是一片空白,本书将带领大家从波粒二象性、原子结构、原子核、核能等4个方面揭开微观世界的神秘面纱,探索原子结构及微观粒子之间的相互作用规律。
本书依据《普通高中物理课程标准》(2017年版),遵循科学可视化理念,应用新媒体技术,将抽象的事物或过程转化为易于人们接受和认知的图形图像,再结合人机交互技术将静态的图像转化为可操作的模型,帮助学生透彻地理解错综复杂的微观科学现象及原理。全书通过将抽象问题可视化、动态化等方式,让知识的理解和吸收变得更加容易,突破了传统教学中老师难以表达、学生难以理解的知识重难点,有效服务于课堂教学,提高了学生的物理核心素养,实现了教学效能与质量的提升。
对于微观世界的研究,大到细胞,小到原子、电子,由于肉眼难以观察,对其结构、性质、反应等往往难以描述,所以一直是科学传播的难点。在本书编写的过程中,我们想通过一种新媒体形态下的知识呈现方式,将本来难以观察的微观结构、现象、原理等真实地展现在读者面前,即通过一系列赏心悦目的3D模型、视频和互动微件,帮助读者像科学家一样探究思考,以使其对科学现象及原理的理解更加透彻。同时,我们也希望可以使读者感受到科学不再是复杂的结构和枯燥的理论,而是丰富多彩的世界。另外,书中选用了大量精美的图片,希望给读者带来全新的阅读体验。
由于编者水平有限,书中难免会有不妥之处,欢迎批评指正。
前言
第1章 波粒二象性
1.1 能量量子化
1.2 光的粒子性
1.3 粒子的波动性
1.4 概率波
1.5 不确定性关系
章末总结
第2章 原子结构
2.1 电子的发现及其意义
2.2 原子的核式结构模型
2.3 氢原子光谱
2.4 玻尔原子模型及氢原子的能级结构
章末总结
第3章 原子核
3.1 原子核的组成
3.2 原子核的衰变及半衰期
3.3 探测射线的方法
3.4 放射性的应用和防护
章末总结
第4章 核能
4.1 核力与结合能
4.2 核裂变
4.3 核聚变
4.4 小粒子与大宇宙
章末总结