原子与核物理学概论 第3版
作者：Otto Oldenberg著；张桐生译
出版时间：1969.10
出版社：台湾中华书局
页数：364
原子与核物理学概论
本书旨在系统阐述原子与核物理学的理论基础与实验发现，从物质的原子构造出发，逐步深入到原子核的内部结构。内容涵盖气体分子运动论、电子性质、光量子理论、原子光谱、X射线、放射性、原子核模型以及核反应等多个核心领域，通过经典实验与理论推演相结合的方式，揭示微观世界的基本规律。
物质的原子构造最初由气体分子运动论提出。该理论将气体压强解释为大量分子对容器壁的频繁碰撞，其定量关系 \( p = (1/3) \rho \overline{v^2} \) 将宏观压强与分子平均动能联系起来。分子速度分布遵循麦克斯韦-玻尔兹曼分布，其最概然速度与温度平方根成正比。分子平均自由程的概念解释了气体扩散、热传导等输运现象，而布朗运动则为分子热运动的直观证明。气体比热的研究进一步揭示了分子自由度与能量均分定理，但低温下比热的异常暗示了经典理论的局限性。
电的原子性通过电解实验获得初步证据。法拉第定律表明，析出单位质量物质所需的电量与原子量成正比，与化合价成反比，暗示存在基本电荷单位。阴极射线实验证实了电子的存在，汤姆孙通过电场和磁场偏转法测定了电子的荷质比 e/m 。密立根油滴实验则直接测量了基本电荷 e 的数值，约为 1.602 \times 10^{-19} 库仑。结合这些结果，可计算出电子质量及阿伏伽德罗常数等基本物理常量。
光的量子性由光电效应揭示。实验发现，光电子最大动能与光强无关，只取决于入射光频率，且存在截止频率。爱因斯坦的光量子假说成功解释了这一现象，提出光由能量为 h\nu 的光子构成，其中 h 为普朗克常数。光化学效应同样支持光的量子性，每个被吸收的光子可引发特定化学反应。康普顿效应中X射线散射后波长的变化，进一步证实了光子具有动量 h/\lambda ，为光量子理论提供了有力证据。
原子结构模型经α粒子散射实验得以确立。卢瑟福发现，大多数α粒子穿透金箔时偏转很小，但极少数发生大角度偏转，表明原子质量集中于带正电的微小核内，电子绕核运动。玻尔将量子化条件引入原子模型，假设电子轨道角动量为 h/2\pi 的整数倍，成功解释了氢原子光谱的巴耳末公式。索末菲进一步引入椭圆轨道与相对论修正，解释了光谱线的精细结构。斯特恩-格拉赫实验直接验证了空间量子化。
元素周期律反映了原子电子壳层结构的周期性。稀有气体化学惰性源于其闭合电子壳层的稳定性，碱金属易失一个电子形成正离子，卤素易得一个电子形成负离子，均趋向达到稀有气体构型。X射线光谱研究提供了内层电子能级的直接信息，莫塞莱发现特征X射线频率与原子序数平方成正比，证实核电荷数等于原子序数。泡利不相容原理解释了电子壳层的填充规则，从而阐明了周期表的本质。
X射线的发现开启了微观结构研究的新篇章。劳厄等人利用晶体衍射证实X射线的波动性，其波长约为 10^{-10} 米量级。布拉格公式 2d\sin\theta = n\lambda 成为X射线晶体学的基础。连续X射线谱由轫致辐射产生，其短波限符合杜安-亨特定律 h\nu_{\text{max}} = eV 。特征X射线谱源于内层电子跃迁，其精细结构反映了内层能级的分裂。X射线吸收边的研究揭示了原子内层电子的结合能。
放射性现象表明原子核具有内部结构。天然放射性元素发射α、β、γ射线，其衰变遵循指数规律，半衰期是核素的特征常数。人工核反应实现了元素嬗变，如卢瑟福用α粒子轰击氮核产生氧核与质子。中子发现后，核反应研究取得突破，慢中子尤其易引发核裂变。质能等价关系 E = mc^2 解释了核反应中的巨大能量变化。重核裂变与轻核聚变是核能利用的物理基础。
原子核由质子和中子构成，质子数决定元素种类，中子数影响同位素性质。核力是短程强相互作用，与电荷无关。液滴模型成功描述了核结合能规律，而壳层模型则解释了幻数核的稳定性。核磁矩与核自旋相关，超精细结构是原子光谱中核效应的体现。核反应截面、共振吸收等现象揭示了核能级的量子特性。
宇宙射线与高能加速器为核物理研究提供了极高能量粒子。云室、气泡室、核乳胶等探测器记录了粒子径迹，闪烁计数器、盖革计数器等电子仪器实现了快速计数。质谱仪精确测定原子质量，回旋加速器等人造装置大幅提升了轰击粒子能量，推动了新元素合成与基本粒子研究。
本书通过实验现象与理论模型的交互印证，系统构建了原子与核物理学的知识体系。从分子运动论到量子理论，从原子光谱到核反应，层层深入揭示了微观世界的规律，为现代物理学奠定了坚实基础。