诺贝尔物理、化学奖选讲：光、量子与结构
主讲教师：花伟杰
| 学校： | 南京理工大学 |
| 开课院系： | 113 |
| 课程编号： | YT000095 |
| 学分： | 1.0 |
| 课时： | 16 |
课程介绍
Originality originates from origins. 诺贝尔物理、化学奖是根据瑞典化学家Alfred Nobel遗嘱，于1901年开始由瑞典皇家科学院负责颁发，表彰在物理、化学领域原创性贡献的两个奖项。本课程旨在针对物理与化学交叉领域相关的诺贝尔奖，简明扼要介绍其内容，并对涉及的概念、背景、图像作一个介绍。主要围绕光、量子、结构三个方面，有针对性地选取部分奖项，并根据内容串联起来，提高学生的自然科学素养，锻炼创新思维。如果把基础的物理（量子力学、电动力学、热力学与统计物理、理论力学）和化学（物理化学、无机化学、有机化学、分析化学）课程学习比作一砖一瓦地盖高楼的话，本课程学习可以比作开一个小口子欣赏天台花园的风景。1901年，首届诺贝尔物理奖被授予伦琴，表彰其发现X射线的杰出贡献。在随后的一百多年里，X射线作为一种工具，已经产生了22位诺奖获得者。本课程中我们会着重介绍X射线相关的诺贝尔奖。X射线的三大用途为光谱、衍射、和成像，本课程将详细介绍前两项。围绕光与物质的相互作用这个主题，我们接着会介绍其它波段的光谱，以及相关的量子力学、量子化学理论。最后，我们会着重介绍一类物质，碳材料。本课程自2020年春季学期开始，每年开课1-2次，持续8周，面向低年级本科生，不限专业。特别适合物理、化学化工、材料学科学生，也适合其他对物理、化学感兴趣的计算机及其它相关专业学生。课程考核要求学生能够针对一个课题作资料搜集整理，并将整理的内容汇报展现。在整个课程学习过程中，让学生思考和感受创新性工作和好的工作的区别，让学生的自然科学素养得到提高，创新思维得到锻炼。2024年，本课程入选江苏省普通本科高校课程思政典型案例。
课程章节
1
4
7
教学方法
教学效果
本课程自2019年获得南京理工大学新生研讨课项目资助以来，已逐渐发展成为一门备受欢迎的课程。2020年春季首次开课，最初每年开设一次，自2022年春季起增至每年两次。截至目前，共开设了八期课程，包括：（1）2020春（2）2021春（3）2022春（4）2022秋（5）2023春（6）2023秋（7）2024春（8）2024秋。课程体系已趋于成熟，2024年秋季将首次在江阴校区授课。
课程内容受到新生热烈欢迎，吸引了来自几乎所有院系的学生选修。我们力求控制课程难度，以高中物理、高中化学的水平探讨诺贝尔奖背后的物理原理和化学机制。课堂气氛活跃，特别是在秋季学期，课程会在诺贝尔奖颁布后一周简要介绍当年的获奖内容，激发学生的兴趣与思考。
参考教材
教材：
本课程无教材。主要内容来源于诺贝尔奖官网（www.nobelprize.org）上的诺贝尔讲座笔记及诺奖获得者的原始文献。课程学习以课堂为主，因缺乏完整的参考资料，推荐学生参考课件进行学习，以及直接查看诺奖官网。
相关参考资料：
诺贝尔奖相关科普读物及名人传记：
《改变人类的诺贝尔科学奖》，豆麦麦著
《通往斯德哥尔摩之路：诺贝尔奖、科学与科学家》，伊什特·万豪尔吉陶伊著，节艳丽译
按内容分类的参考书：
《量子力学：少年版》，曹则贤著
《唐敖庆之量子力学》，唐敖庆（授课），徐元直（笔记）
X射线部分：《现代X光物理原理》，J. Als-Nielsen & Des McMorrow著，封东来译
量子力学部分：
维基百科（wikipedia.org）
教学资源
| 课程章节 | | 文件类型 | | 修改时间 | | 大小 | | 备注 | |
| 1.1 诺贝尔和诺贝尔奖 |
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| 1.7 *2022化学诺奖：点击化学 |
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| 1.9 *2023物理诺奖: 阿秒脉冲 |
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| 2.1 什么是光 |
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| 2.2 伦琴发现X射线 |
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| 2.3 冷发光 |
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| 2.4 伦琴以后的X射线发现总览 |
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| 3.1 原子结构以及X射线与原子相互作用 |
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| 3.3 特征X射线辐射 |
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| 3.4 各种各样的X射线光谱 |
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| 3.5.1 光电效应 |
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| 3.5.2 X射线光电子能谱 |
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| 4.1 晶体结构的早期探索历史 |
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| 4.2 光的衍射 |
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| 4.3 X射线衍射原理 |
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| 4.4 X射线衍射应用I：DNA的晶体结构测定 |
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| 4.5 X射线衍射应用II：其它重要生化物质的晶体结构测定 |
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| 5.1 激光 |
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| 5.2 同步辐射 |
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| 5.3 X射线自由电子激光 |
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| 5.4 X射线自由电子激光在化学中的应用举例 |
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| 6.1 拉曼光谱 |
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| 6.2 氢原子光谱 |
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| 6.3 外加电、磁场中的光谱分裂 |
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| 6.4 核磁共振光谱 |
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| 7.1 线性代数基础 |
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| 8.1 富勒烯 |
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| 9.1 怎样获得诺贝尔奖? |
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| 10.1 宣讲 |
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