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内容大纲
量子力学是物理学专业核心基础课程,同时也是一门有难度的课程,学生不好入门,也可能机械记忆解题招式而并不真正懂,因此本书作者根据其多年科研和教学经验,以及其使用了多年的讲义改编为本书。
本书主要内容包括波粒二象性与薛定谔方程、一维定态薛定谔方程的求解、量子力学的基本理论框架、氢原子的量子力学理论、氦原子与多粒子体系的量子力学、波函数相位的物理意义和规范不变性、散射理论等。本书选材精当、讲解深入浅出、强调数学基础,并配有适当的练习题和思考题等,能够帮助读者进一步理解书中的知识。 -
作者介绍
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目录
第一章 量子力学的建立
1.1 经典物理学遇到的困难
1.1.1 黑体辐射
1.1.2 光电效应
1.1.3 原子结构与原子光谱
1.1.4 固体比热
1.2 量子论的诞生
1.2.1 普朗克黑体辐射定律
1.2.2 光量子的概念和光电效应理论
1.2.3 康普顿散射
1.2.4 原子结构的玻尔理论
1.3 光的波粒二象性
1.3.1 杨氏双缝干涉实验
1.3.2 光的波粒二象性的量子统一
1.3.3 马赫-曾德尔干涉仪
1.3.4 光的偏振测量
1.4 实物粒子的波粒二象性
1.4.1 德布罗意关系与物质波假说
1.4.2 物质波的实验验证
1.4.3 波函数与薛定谔方程
习题
第二章 物质波与薛定谔方程
2.1 波函数的统计解释
2.1.1 电子双缝干涉实验
2.1.2 统计解释
2.1.3 量子概率的进一步理解
2.2 态叠加原理
2.2.1 态叠加原理的一般表述
2.2.2 态叠加的物理意义
2.3 态叠加原理的应用
2.3.1 量子比特
2.3.2 量子不可克隆定理
2.4 薛定谔方程
2.4.1 方程的引入
2.4.2 定态薛定谔方程
2.4.3 波动力学的建立
2.4.4 归一化与概率守恒
习题
第三章 一维定态问题
3.1 一维定态问题的表述
3.1.1 一维定态薛定谔方程
3.1.2 一维定态的性质
3.2 一维无限深方势阱
3.2.1 问题的提出
3.2.2 本征值与本征态
3.3 一维线性谐振子
3.3.1 谐振子在物理学中的作用
3.3.2 谐振子定态方程的代数解法
3.3.3 谐振子定态方程的解析解法
习题
第四章 量子力学中的力学量
4.1 表示力学量的算符
4.1.1 算符的运算规则
4.1.2 量子力学中的力学量算符
4.2 厄米算符及其本征函数
4.2.1 厄米算符
4.2.2 厄米算符的本征函数的正交性
4.3 力学量与算符的关系
4.3.1 测量公设
4.3.2 两个算符之间的关系
4.3.3 不确定关系
习题
第五章 表象理论
5.1 态和力学量的表象
5.1.1 态矢量及其表象
5.1.2 力学量算符的表象
5.2 量子力学的矩阵形式
5.2.1 本征方程
5.2.2 薛定谔方程
5.2.3 期望值公式
5.3 狄拉克符号
5.3.1 狄拉克符号的各种规定
5.3.2 态矢在具体表象中的表示
5.3.3 算符在具体表象中的表示
5.3.4 表象变换
习题
第六章 中心势场
6.1 球坐标系中的薛定谔方程
6.1.1 问题的提出
6.1.2 分离变量法
6.2 氢原子
6.2.1 径向波函数
6.2.2 氢原子光谱
6.2.3 原子钟
6.3 碱金属原子
6.3.1 价电子的能级
6.3.2 极限情况
6.4 三维各向同性谐振子
6.4.1 问题的提出
6.4.2 在直角坐标系中分离变量
6.4.3 在球坐标系中分离变量
习题
第七章 自旋与全同粒子
7.1 电子自旋
7.1.1 施特恩-格拉赫实验
7.1.2 自旋态与自旋算符
7.2 磁场中的电子
7.2.1 哈密顿算符
7.2.2 拉莫进动
7.2.3 简单塞曼效应
7.3 总角动量
7.3.1 自旋角动量的叠加
7.3.2 自旋轨道角动量的叠加
7.4 全同粒子体系
7.4.1 全同性原理与交换对称性
7.4.2 无相互作用的多粒子体系
习题
第八章 对称性与守恒定律
8.1 时间平移变换
8.1.1 时间平移算符
8.1.2 海森伯绘景
8.1.3 守恒量
8.1.4 时间平移不变性
8.2 空间平移变换
8.2.1 空间平移算符
8.2.2 空间平移对称性
8.3 空间旋转变换
8.3.1 空间旋转算符
8.3.2 空间连续旋转对称性
8.4 宇称变换
8.4.1 宇称算符
8.4.2 宇称选择定则
习题
第九章 微扰理论
9.1 非简并定态微扰理论
9.1.1 一般公式表达
9.1.2 一级近似理论
9.1.3 二级能量修正
9.2 简并定态微扰理论
9.2.1 二重简并
9.2.2 多重简并
9.3 含时微扰理论
9.3.1 一般理论
9.3.2 含时微扰理论
9.3.3 费米黄金定则
习题
第十章 原子与电磁场相互作用
10.1 原子-场相互作用的哈密顿量
10.1.1 有效势和最小耦合哈密顿量
10.1.2 局域规范不变性和最小耦合哈密顿量
10.1.3 偶极近似和r·E哈密顿量
10.2 二能级原子与经典单模光场的相互作用
10.2.1 模型
10.2.2 跃迁选择定则
10.2.3 光学拉比振荡
10.3 二能级原子与量子化辐射场的相互作用
10.3.1 辐射场的量子化
10.3.2 J-C模型
习题
第十一章 开放量子系统
11.1 密度矩阵
11.1.1 密度算符与密度矩阵
11.1.2 混合态的密度算符
11.1.3 子系统及约化密度矩阵
11.2 量子主方程
11.2.1 量子主方程的一般形式
11.2.2 原子的自发辐射
习题
附录 量子力学的基本假定
主要参考书目
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