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出版者:Oxford University Press, USA

作者:G. K. Woodgate

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:1983-10-06

价格:USD 59.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780198511564

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 课程
• Atomic Structure
• Elementary
• Physics
• Chemistry
• Electrons
• Nucleus
• Subatomic
• Particles
• Fundamentals

《物质的基石：原子世界的奥秘》 本书将带您踏上一段深入探索物质最基本构成单元——原子的奇妙旅程。我们将一同揭开原子内部那令人着迷的复杂结构，理解电子、质子和中子如何在原子核周围以不可思议的精确性运行。 第一章：回归本源——从古希腊的遐想到现代的实验 在科学的长河中，人类对物质本质的探究从未停止。本章将追溯我们对原子的认知历程，从古希腊哲学家们朴素的“不可分割”概念，到19世纪末汤姆孙通过阴极射线实验发现电子，再到卢瑟福的α粒子散射实验划时代的揭示原子核的存在。我们将深入了解这些关键实验的设计原理、操作过程以及它们如何一步步挑战并修正了我们对原子的理解，最终勾勒出原子基本结构的雏形。 第二章：原子核的秘密——质子与中子的舞蹈 原子核，这个占据原子绝大部分质量的微小区域，究竟是由什么组成的？本章将聚焦于原子核的构成粒子——质子和中子。我们将详细阐述它们的电荷、质量以及它们之间强大的核力如何将它们紧密束缚在一起。你将了解同位素的概念，即质子数相同但中子数不同的原子，以及同位素在地质年代测定、医学成像等领域的广泛应用。我们将深入探讨核力的性质，它是自然界中最强大的力之一，维系着原子核的稳定。 第三章：电子的国度——轨道、能级与量子化的世界 电子，作为原子的“外围居民”，其运动方式和存在状态远比我们想象的复杂。本章将摆脱经典力学中行星绕日运行的直观模型，深入到量子力学的殿堂。我们将介绍电子在原子中并非随意游弋，而是遵循着特定的轨道和能级。你将学习到量子数（主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数）如何精确地描述电子的状态，理解电子云模型如何更准确地反映电子在空间中出现概率的分布。我们将探讨能级跃迁的原理，解释原子光谱为何呈现出离散的谱线，这是原子结构量子化的直接证据。 第四章：光谱的语言——揭示原子结构的钥匙 原子光谱，如同原子的“指纹”，记录着电子在不同能级间跃迁时吸收或释放的光子信息。本章将深入解析各种原子光谱的形成机制，包括发射光谱和吸收光谱。我们将学习如何通过分析光谱的波长和强度来识别元素的种类、推断原子中电子的排布情况。例如，氢原子光谱的精妙结构如何被玻尔模型和后来的量子力学模型完美解释，这将是理解原子结构量子化的绝佳案例。 第五章：周期表的密码——原子结构与元素性质的关联 元素周期表，这张被誉为“化学的圣经”的图谱，并非随意排列，而是原子结构规律性的外在体现。本章将揭示原子结构如何决定了元素的化学性质，以及为何元素会按照特定的周期和族群排列。你将理解价电子的意义，它是决定元素化学反应性的关键因素。我们将探讨电离能、电子亲和能、电负性等重要概念，并说明它们是如何随着原子序数的变化而呈现出周期性规律的。通过理解周期表的内在逻辑，你将能预测和解释元素的化学行为。 第六章：超越经典——早期原子模型的演进与不足 科学的进步往往伴随着理论的不断修正和完善。在本章，我们将回顾早期几种重要的原子模型，包括道尔顿的实心球模型、汤姆孙的“梅子布丁”模型以及卢瑟福的行星模型。我们将分析每种模型所取得的成就，以及它们各自存在的局限性，例如未能解释原子光谱、原子的稳定性等问题。正是这些不足，驱动着科学家们继续探索，最终走向了更加深刻和精确的量子力学描述。 第七章：量子世界的奇迹——薛定谔方程与波函数 量子力学是描述微观粒子行为的基石。本章将引入薛定谔方程，这个在量子力学中扮演核心角色的数学工具。我们将简要介绍波函数的概念，它是描述电子在原子中状态的数学函数，其模的平方代表了电子出现在特定位置的概率密度。虽然不深入复杂的数学推导，但你将理解波函数如何取代了经典力学中的轨道概念，为原子结构提供了全新的、更深刻的理解。 第八章：原子轨道与电子排布——更精细的描绘 在量子力学框架下，我们对电子在原子中的分布有了更精细的描述——原子轨道。本章将介绍s、p、d、f等不同形状的原子轨道，以及它们如何根据量子数而形成。我们将学习到泡利不相容原理和洪特规则，这是理解电子如何填充原子轨道的两个基本原则。通过掌握电子排布的规则，你将能够预测原子中电子的填充顺序，并理解这与元素的化学性质之间千丝万缕的联系。 第九章：键的艺术——原子如何结合成分子 原子并非孤立存在，它们通过各种化学键相互作用，形成丰富多彩的分子。本章将开始探索原子之间的连接方式。我们将介绍离子键和共价键的基本概念，以及它们是如何由原子间的电子转移或共享而形成的。你将初步了解化学键的强度、极性以及它们对分子性质的影响。 第十章：未来的展望——原子结构研究的最新进展 科学的探索永无止境。在本书的最后，我们将简要回顾原子结构研究领域的最新进展，例如对量子纠缠、量子计算等前沿领域的探索。这些研究不仅拓展了我们对原子世界的认知边界，也为未来的科技发展奠定了理论基础。 《物质的基石：原子世界的奥秘》将带您从宏观世界中提取物质，逐步深入到微观的原子层面，理解那些构成我们世界万物的基本单元。通过本书，您将获得对原子结构及其规律的全面而深刻的认识，为进一步学习化学、物理学乃至更广泛的科学领域打下坚实的基础。

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“Elementary Atomic Structure”这本书的结构安排非常合理，从最简单的道尔顿原子说到现代的量子力学模型，循序渐进，逻辑清晰。我尤其欣赏作者在介绍早期原子模型时，对每一个模型的提出背景、实验证据以及局限性都进行了详细的阐述，这使得我们能够更深刻地理解科学理论是如何一步步发展和完善的。例如，在讲到汤姆逊的“葡萄干布丁”模型时，作者并没有简单地否定它，而是解释了它在当时是如何解释电荷守恒等现象的，以及为何后来被卢瑟福的实验所取代。这种科学史的视角，让我觉得学习过程更加生动有趣。书中对电子云模型的解释也做得非常出色，作者用形象的比喻和大量的图例，将概率性的电子分布概念可视化，让抽象的量子力学不再令人望而却步。我还发现，书中对于一些关键实验的原理和结论的阐释，都辅以了详细的数学推导，这对于我这样的读者来说，是理解物理定律本质的绝佳途径。它不仅教授了我“是什么”，更重要的是教会了我“为什么”。书中提到的核物理部分，虽然篇幅不多，但对放射性衰变、同位素等概念的介绍也相当到位，为后续学习更复杂的核反应打下了基础。总而言之，这本书为我构建了一个完整而深刻的原子结构知识体系，我强烈推荐给所有对原子世界充满好奇的读者。

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“Elementary Atomic Structure”这本书是一次关于原子结构的知识盛宴，其内容的丰富度和讲解的深度都令我印象深刻。我特别喜欢作者在讲解原子轨道和电子云时，使用了大量的二维和三维图形，这使得抽象的电子概率分布变得形象可见。书中对光谱学在天文学中的应用，比如恒星的光谱分析，也进行了详细的介绍，这让我看到原子结构知识的广阔应用前景。我还注意到，作者在介绍原子结构与元素周期表之间的关系时，充分利用了电子排布的规律，解释了为什么元素会呈现出周期性的化学性质。这本书的语言风格严谨而不失生动，作者善于用通俗易懂的比喻来解释复杂的概念，例如将电子的跃迁比作阶梯式的攀登，而不是平滑的滑动。我从这本书中不仅学到了关于原子结构的知识，更重要的是，它激发了我对科学探索的热情，让我对这个由无数原子构成的世界充满了好奇和敬畏。

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这本书“Elementary Atomic Structure”可以说是我学习原子结构以来，最深入、最全面的一本教材。作者在讲解量子数时，并没有仅仅给出定义，而是详细解释了每一个量子数（主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数）所代表的物理意义，以及它们如何共同描述电子在原子中的状态。特别是对角量子数引起的轨道形状的解释，使用了非常生动的类比，比如s轨道的球形对称性、p轨道的哑铃形以及d轨道的复杂形状，让我能够清晰地在脑海中形成图像。书中对泡利不相容原理的阐述也极其清晰，它解释了为什么在同一原子中，不会存在两个具有完全相同量子数的状态的电子，这对于理解元素的化学性质至关重要。我还注意到，作者在介绍电子排布时，使用了非常系统的规则，比如洪特规则和能量最低原理，并辅以了大量的实例，让我能够轻松地掌握不同元素的电子排布方式。这本书的价值不仅在于知识的传授，更在于它能够培养读者解决问题的能力。例如，在练习题部分，有很多挑战性的问题，需要运用书中所学的知识来分析和解答，这极大地锻炼了我的逻辑思维和分析能力。

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“Elementary Atomic Structure”这本书的魅力在于其内容的深度和广度，它以一种非常系统的方式，将原子结构的方方面面都囊括其中。我尤其欣赏作者对原子核结构的早期探索，从质子和中子的发现，到同位素的概念，再到对放射性的解释，每一个环节都处理得非常到位。作者在讲解原子核结合能时，通过爱因斯坦的质能方程 E=mc²，生动地阐释了核力强大的原因，这让我对能量的本质有了更深的认识。书中对电子的波粒二象性的介绍，也是一大亮点，作者通过双缝干涉实验的例子，将看似矛盾的两个概念巧妙地融合在一起，解释了微观粒子行为的独特性。我注意到，作者在处理某些复杂的量子概念时，会引用一些历史上的经典文献和实验数据，这增加了内容的真实性和说服力。而且，书中还穿插了许多与实际应用相关的例子，比如光谱仪的工作原理，以及放射性同位素在医学和工业上的应用，这让我感觉学习到的知识是有实际价值的。这本书的排版也非常人性化，大量的图表和彩页，使得阅读体验非常愉悦。我从中不仅获得了知识，更培养了一种严谨的科学思维方式。

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“Elementary Atomic Structure”这本书的叙述方式非常吸引人，它将复杂的物理概念以一种易于理解的方式呈现出来。我特别喜欢作者在讲解原子核模型时，对贝特-冯·威扎克半经验质量公式的介绍，通过这个公式，我们可以直观地理解原子核的结合能如何受到表面能、库仑斥力、体积能以及对称性等多种因素的影响，这让我对原子核的稳定性有了更深入的理解。书中对放射性同位素的性质和衰变规律的描述，也十分详细，作者不仅介绍了α、β、γ衰变，还解释了半衰期、平均寿命等概念，并举例说明了它们在碳-14测年等方面的应用。我特别欣赏作者在处理原子光谱时，对里德伯公式的推导和解释，它能够精确地预测氢原子光谱的线系，是早期量子理论的辉煌成就。这本书还探讨了原子结构与化学键形成之间的关系，解释了为什么不同的原子会形成不同类型的化学键，比如共价键和离子键，这为我理解化学反应的基础提供了宝贵的线索。读完这本书，我感觉自己不仅仅是学习了原子结构，更是对物质世界的构成有了更宏观的认识。

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这本书简直是原子结构的百科全书，从最基础的电子、质子、中子构成，到更复杂的原子核模型，再到量子力学的引入，每一个概念都解释得非常透彻。我特别喜欢作者在阐述玻尔模型时，将抽象的量子化概念与行星绕太阳运动的类比结合起来，让初学者更容易理解。书中还详细介绍了各种原子光谱的产生原理，以及如何通过光谱分析来确定元素的组成，这部分内容对于我理解化学和物理的交叉领域非常有帮助。而且，作者并没有止步于经典物理的范畴，而是巧妙地引入了德布罗意波、薛定谔方程等量子力学的核心概念，虽然这些概念在初学者看来可能有些抽象，但作者通过大量的图示和简洁的语言，将它们生动地展现出来，让我能够逐步建立起对原子微观世界的认知。书中对各种实验的介绍也十分详尽，比如卢瑟福的α粒子散射实验，作者不仅解释了实验的设计和过程，更深入地剖析了实验结果对原子模型的颠覆性意义，以及它如何为我们理解原子核的存在提供了关键证据。这本书的语言风格严谨又不失趣味，即使是对于一些复杂的数学公式，作者也会进行详细的推导和解释，让读者能够理解其背后的物理意义，而不是简单地记忆。读完这本书，我感觉自己对原子结构的理解上升到了一个新的高度，也激发了我对更深入学习量子化学和原子物理的浓厚兴趣。

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这本“Elementary Atomic Structure”给我留下了极其深刻的印象，因为它不仅仅是一本教科书，更像是一次穿越科学发展史的旅程。作者用一种非常引人入胜的方式，将那些曾经困扰着伟大科学家们的难题，以及他们如何通过精妙的实验和大胆的设想来解决这些难题的过程，娓娓道来。我特别喜欢关于普朗克的能量量子化的部分，作者通过黑体辐射的例子，解释了为什么经典物理学在这里会失效，以及普朗克引入“量子”概念的革命性意义。这种将理论突破置于历史背景下讲解的方法，让我能够更好地理解科学进步的动态过程。书中对海森堡不确定性原理的讨论，也是我反复研读的部分，作者用非常直观的图像和类比，阐释了微观粒子固有的模糊性，以及它对我们理解原子行为的深远影响。这本书并没有回避那些复杂的数学公式，反而鼓励读者去理解它们背后的物理含义，这让学习过程更加充实和有意义。我还注意到，书中在介绍原子轨道时，使用了非常精美的三维可视化图，这对于我这样视觉型学习者来说，是极其宝贵的。它帮助我克服了对抽象概念的理解障碍，让我能够真正“看到”电子在原子核周围的运动轨迹。这本书的每一章都充满了知识的亮点，为我打开了通往微观世界的一扇扇大门。

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“Elementary Atomic Structure”这本书给我带来的最大收获，是它对原子结构发展史的细致梳理。从最初的哲学猜想，到卢瑟福的原子核模型，再到玻尔的量子化模型，以及最终量子力学模型的建立，作者都做了详尽的阐述。我特别欣赏作者在讲解玻尔模型时，对角动量量子化的引入，以及它如何成功解释了氢原子的线状光谱，虽然玻尔模型后来被量子力学取代，但它在科学发展史上的重要地位不容忽视。书中对不确定性原理的讨论，也让我对微观世界的本质有了更深刻的认识，作者用一些巧妙的实验设想，比如伽马射线显微镜，来阐释这一原理的普遍性。我还注意到，书中对原子核的结构以及核力的性质的讨论，也相当深入，作者解释了核力为何能够克服质子之间的静电斥力，将原子核束缚在一起。这本书的参考文献和索引做得也非常完善，这对于我想要深入研究某个特定课题时，是非常有用的资源。总而言之，这本书是一部集科学性、历史性和趣味性于一体的优秀著作。

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这本书“Elementary Atomic Structure”给我带来了前所未有的学习体验，它以一种非常系统和详尽的方式，揭示了原子结构的奥秘。我尤其惊叹于作者在讲解原子轨道时的细腻程度，不仅仅是概念的介绍，还深入到轨道的数学表达式和波函数的概念，虽然这部分有些数学门槛，但作者通过通俗易懂的语言和精心设计的图示，让我能够逐渐领悟其精髓。例如，对于d轨道的五种不同形状的描绘，以及它们在空间中的取向，都做得极其清晰。书中对原子光谱中塞曼效应和斯塔克效应的解释，也让我大开眼界，理解了外部磁场和电场是如何影响原子能级的，进而导致光谱线的分裂。我还注意到，作者在介绍电子自旋的概念时，用到了“内禀角动量”的术语，并解释了它与轨道角动量的区别，以及它如何解释原子光谱中的精细结构。这本书的每一个章节都充满了深度，作者并没有回避那些抽象的量子概念，而是迎难而上，用最清晰的语言和最直观的方式来阐释它们。

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这本书“Elementary Atomic Structure”给我带来的最大价值在于其逻辑性和系统性。作者以一种非常清晰的脉络，将原子结构的知识体系娓娓道来。我尤其欣赏作者在讲解电子的能级时，对斯塔克效应的详细分析，解释了外部电场如何导致能级发生劈裂，以及这种劈裂如何反映在原子光谱的变化上。书中对原子光谱的精细结构和超精细结构的讨论，也让我对原子内部的微妙之处有了更深的认识，作者解释了这些结构是如何由电子自旋和原子核自旋之间的相互作用引起的。我还注意到，作者在介绍量子力学中的一些基本算符，比如能量算符和动量算符时，虽然没有进行过于复杂的数学推导，但对它们的物理意义和在薛定谔方程中的作用都做了清晰的阐述。这本书的练习题设计得非常精妙，能够帮助读者巩固所学知识，并从中发现自己理解的盲点。我从这本书中获得的不仅仅是知识，更是对科学研究方法和严谨态度的熏陶。

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