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第1章 绪论1

1．1 总论1

1．2 原子质量、电荷与尺寸2

1．3 自然界中的离子4

1．3．1 地球5

1．3．2 太阳10

1．3．3 宇宙X射线源12

1．4 实验室中的离子14

1．4．1 等离子体离子源15

1．4．2 重离子加速器17

1．4．3 储存环和离子阱18

1．5 单原子的显像19

1．5．1 扫描隧道显微镜19

1．5．2 磁阱中的单离子21

参考文献22

第2章 辐射24

2．1 光与辐射24

2．2 电磁波谱25

2．3 辐射分布31

2．4 衍射与干涉35

2．4．1 衍射35

2．4．2 干涉36

2．4．3 单缝衍射37

2．4．4 杨氏双缝实验38

2．4．5 海森伯测不准原理39

2．4．6 菲涅耳透镜和波带片41

2．4．7 布喇格反射、衍射光栅43

2．4．8 衍射受限的设备和针孔相机44

2．4．9 粒子波46

2．4．10 扫描电子显微镜48

2．5多普勒效应49

参考文献60

第3章 光谱学62

3．1 光谱线62

3．2 辐射的量子性质65

3．3 光电效应68

3．4 康普顿散射71

3．5 穆斯堡尔谱学75

3．6 谱线分析79

3．7 原子的内层概念83

参考文献92

第4章 光与离子源94

4．1 基本的物理考虑94

4．1．1 基本的碰撞与辐射过程94

4．1．2 粒子的统计性与集体行为96

4．2 轫致辐射107

4．2．1 加速电荷的辐射107

4．2．2 轴向加速度110

4．2．3 轫致辐射的空间分布111

4．2．4 轫致辐射的谱分布114

4．2．5 碰撞115

4．3 同步辐射121

4．3．1 辐射功率的角分布122

4．3．2 同步加速器辐射的光谱分布126

4．3．3 插入设备129

4．4 离子加速器132

4．4．1 总论132

4．4．2 带电粒子的加速133

4．4．3 加速机制134

4．4．4 聚焦机制142

4．4．5 射频四极加速器147

4．4．6 高荷电重离子149

4．5 离子冷却环151

4．5．1 基本特征151

4．5．2 电子冷却155

4．5．3 随机冷却160

4．5．4 激光冷却161

4．6 托卡马克164

4．6．1 热核聚变164

4．6．2 聚变反应条件165

4．6．3 托卡马克总体结构166

4．7 电子回旋共振离子源169

4．7．1 基本工作原理169

4．7．2 磁场组态171

4．7．3 共振加热172

4．7．4 电子源174

4．7．5 高荷电态的增强174

4．8 电子束离子源和电子束离子阱177

4．8．1 基本工作原理177

4．8．2 逐步电离179

4．8．3 离子加热与冷却180

参考文献183

第5章 原子结构186

5．1 光谱线的分类186

5．2 耦合方式192

5．3 选择定则197

5．4 跃迁几率与振子强度200

5．5 寿命211

5．6 自电离态与俄歇衰变214

5．7 单电子系统218

5．8 狄喇克方程：相对论效应与精细结构221

5．8．1 自旋—轨道相互作用225

5．8．2 核精细尺寸校正227

5．9 磁效应与超精细结构229

5．10 量子电动力学效应和兰姆位移231

5．11 多电子系统237

5．12 跃迁能量与X射线谱242

5．13 外场247

5．13．1 极化率248

5．13．2 电场与斯塔克效应251

5．13．3 氢原子中的线性斯塔克效应255

5．13．4 类H离子中的斯塔克效应258

5．13．5 磁场与塞曼效应260

5．13．6 类H离子中的塞曼效应264

5．14 谱线线形的量子理论266

5．14．1 谱线的自然增宽266

5．14．2 多普勒增宽269

5．15 吸收边（限）270

5．16 X射线辐射的极化275

参考文献279

第6章 原子碰撞283

6．1 在等离子体中的碰撞与光电过程283

6．2 局部热动平衡287

6．3 非平衡等离子体：电晕极限289

6．4 细致平衡原理291

6．5 光子发射与吸收293

6．6 电子碰撞过程中的激发与退激发296

6．6．1 直接激发296

6．6．2 共振激发301

6．7 电离与三体复合305

6．7．1 单电离过程305

6．7．2 直接电离306

6．7．3 激发—自电离与分支比系数309

6．7．4 经过自由电子俘获的共振电离311

6．7．5 相对论性效应与量子电动力学效应313

6．7．6 逆过程：三体复合315

6．8 双电子复合319

6．8．1 过程的分类320

6．8．2 双电子伴线321

6．8．3 双电子复合截面与速率322

6．8．4 双电子复合实验325

6．8．5 辐射复合327

6．8．6 辐射复合实验328

6．8．7 在很低电子能量下的辐射复合331

6．9 离子—离子碰撞333

6．9．1 总论333

6．9．2 实验335

6．9．3 激发336

6．9．4 电子俘获341

6．9．5 重离子碰撞345

6．9．6 高荷电离子间的碰撞346

6．9．7 电离347

6．9．8 由重离子驱动的惯性聚变349

6．10 离子—表面的互作用与内空原子354

参考文献360

第7章 结论与进一步的阅读物363

7．1 里德伯原子与离子363

7．2 激光产生的等离子体与相关现象366

7．3 原子的多电子过程366

7．4 反冲离子动量光谱学369

7．5 检验量子电动力学370

7．5．1 兰姆位移370

7．5．2 超精细分裂370

7．5．3 束缚电子g因子371

7．6 违反宇称性372

参考文献375

附录A 进一步阅读的参考文献表378

附录B 按年代先后顺序的原子物理学381