原子分子物理学

原子分子物理学是研究有关原子分子结构、原子分子碰撞过程以及它们与光子相互作用规律的学科。在这个领域，中国物理学家在国内外都做过一些颇有成效的研究工作。1921年，叶企孙在美国与W.杜安、H.H.帕尔默合作，用 X射线法重新测定了普朗克常数h值，得到h=（6.556±0.009）×10-27尔格·秒。这是当时该常数最精确的值，被物理学界沿用达 16 年之久。吴有训（1879～1977）早年在美国以他精湛的实验技术、严密细致的工作和精辟的理论分析对康普顿效应的确证做出了杰出的贡献。1924 年他与康普顿（A.H.Compton）联名发表了《经过轻元素散射后的钼Kα射线的波长》的论文，以实验验证了散射量子理论所预言的光谱位移的真实性。
     1925 年，他又单独发表了《康普顿效应中变线与不变线间的能量分布》和《在康普顿效应中变线与不变线能量比》两篇论文，以雄辩的事实，无可置疑地证实了康普顿效应，并发展、丰富了康普顿的工作，使康普顿的发现很快得到国际物理学界的公认。1927年，康普顿则由于他的这一发现荣获诺贝尔物理奖。Compton和S.K.Allison 在他们合著的《X-rays in Theory andExperiment》一书中，对吴有训的工作给予了很高的评价，全书共有 19处引用了吴有训的成果。王守竞（1904～1984）是中国第一位研究量子力学并卓有成效的学者，1927～1928年间，他把新诞生的量子力学成功地运用于对原子分子的研究，最早用变分法求二级微扰计算类氢原子间的偶极矩-偶极矩相互作用，从而得到范德瓦耳斯（Van der waals）力作用能量的系数。
     1928年他在计算类氢原子型IS波函数的基础上，在 H2+的波函数中引进非线性参量，使其能量的计算值与实验值的差异从 1.58eV 降到0.96eV。这在当时是个重要贡献。他还计算过氢分子的转动能谱，研究过钠蒸气和汞原子碰撞的激发态。他以量子力学方法解决不对称陀螺的问题，即讨论了多原子分子非对称转动（三个主转动惯量矩均不相等）的情况，从而得到转动谱能级公式，后来被称之为“王氏公式”。该公式适用于 H2O、C2H4等大量的常见多原子分子的计算。1929～1932 年间，饶毓泰（1891～1968）在德国莱比锡大学进行关于Rb和Cs原子的倒Stark效应的研究，观察到这两个元素主线系的分裂和红移。这一成果对当时正在发展中的量子力学微扰理论提供了重要实验数据。30 年代初期，吴大猷（1907～）在实验室制造出超铀元素以前，通过计算铀原子的 5f 电子能态，在理论上预言了铀原子可能为一组14个元素的起始，这14个元素依次把5f壳层填满，其情况与稀土元素依次填满4f壳层相同。
     之后，他进行了原子多重激发态的研究，他所预言的一些多重激态后来都得到实验的证实。40年代初期，他与苟清泉（1917～）等合作较早地对氦原子双激发能态进行计算，计算了慢电子与原子碰撞的散射截面，对原子碰撞理论提出了自己的理论模型和计算方法。他还对由分子或电子激发的分子振动、分子振动与转动的相互作用、分子简正振动等问题做了研究。1935年，褚圣麟（1905～）以高频火花产生阳射线的方法对高熔点金属、低熔点金属和矿物的离子进行研究，他获得的几乎所有离子都是原子性的，多数元素产生的离子带多重电荷；他还观察到离子从加速场通向分析场的过程中电荷的变化。他所做的实验表明，高频火花能够对几乎所有的元素产生强的多电荷离子源。卢鹤绂（1914～1997）在原子物理方面造诣较深。1937～1938年间，他在美国明尼苏达大学用自制的180度聚焦质谱仪研究热盐离子源的发射性能，发现了热离子源发射的同位素效应，并准确测定了锂和钾的同位素丰度比。
     他的测定为国际会议公认，并被选定为国际同位素表上的准确值，沿用达20年之久。1939～1941 年间，他提出扇状磁场对入射带电离子聚焦作用的普适原理，并据此设计制造了新型60度聚焦高强度质谱仪，用以分离B10及B11同位素耙。赵广增（1902～ 1987）30年代末在美国Michigan大学从事电子与原子和分子的碰撞激发、原子和分子的激发和离化研究，做出了有相当水平的工作。洪朝生于1948年对在加速场和减速场二者作用下氧化物阴极的离子发射也做了很好的研究。苟清泉在50年代对原子结构理论、固体与稀固溶体理论、过渡金属间原子的结合力和能带理论都做过较好的研究。