新概念物理教程――量子物理

出版时间：2008-1  出版社：高等教育  作者：赵凯华  页数：454  字数：510000  
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前言

从教学顺序上看，本书是《新概念物理教程》中的第五卷，全套书各卷的编写和改革思路是一脉相承的，但根据内容的特点，本卷更加强调用普通物理课的风格讲述量子物理。本书不是“量子力学”教材。本书由实验事实出发，从特殊到一般引入一些概念，较多地注重形象化和直观性，不追求逻辑上的严格性和理论上的完整性和系统性。在数学工具上，本书几乎从头起就运用狄拉克符号和矩阵来表示，采用了与通常量子力学中以偏微分方程为基础所不同的甚至颠倒了的讲述体系。书中只介绍量子力学的基本概念和架构，不涉及量子力学中许多基本而重要的计算方法。所以，物理专业的学生在学习了本卷教材之后，必须再学习作为理论物理课的“量子力学”。在制订物理专业的教学计划时，我们往往遇到一个困难，即有些重要课程，如固体物理、原子核物理等，需要等待量子力学课先行而不得不排得相当靠后。我们相信，在学生读了本卷教材之后，上述课程就不必等量子力学之后再开设了，这将给教学计划的制订带来相当大的灵活性。此外，本卷教材的学习，也对物理类专业的学生做近代物理实验大有帮助。传统上普通物理课的第五部分是“原子物理”，本书与原子物理教材也大有区别。本书一改国内多年来原子物理教材以原子光谱和玻尔旧量子论为主线的模式，而是从头起就用量子力学的基本概念和语言，较全面地介绍了当代量子物理的方方面面，除原子物理课程传统内容外，还介绍了诸如量子共振、势垒隧穿、能带、半导体、声子与元激发、超导体、AB效应、约瑟夫森结、分子轨函及其杂化等，并作为窗口，简单介绍了量子态交缠、薛定谔猫态的实验实现、贝尔不等式实验检验、量子超空间传态与量子计算等近年来量子物理的最新进展。但是从课程的衔接来说，本书只要求读者学过普通物理的光学部分、微积分和线性代数。对学时的要求和原子物理课程大致相仿。20世纪是科学技术空前迅猛发展的世纪，在此世纪内，人类社会在科技进步上经历了一个又一个划时代的变革。继19世纪的物理学把人类社会带进“电气化时代”以后，20世纪40年代物理学又使人类掌握了核能的奥秘，把人类社会带进“原子时代”。今天核技术的应用远不止于为社会提供长久可靠的能源，放射性与核磁共振在医学上的诊断与治疗作用，已几乎家喻户晓。

内容概要

　　本书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程教材和教育部理科物理学和天文学“九五”规划教材。从教学顺序上看，本书是《新概念物理教程》中的第五本，全套书各本的编写和改革思路是一脉相承的，但根据内容的特点，本卷更加强调用普通物理课的风格讲述量子物理。本书取材覆盖所有量子物理的各个重要方面和前沿课题，远超出传统普通物理教材中的“原子物理”部分；本书也不是“量子力学”教材，因书中只介绍量子力学的基本概念和理论框架，而不涉及量子力学中较深的数学和许多重要的计算方法。本书只要求读者学过普通物理的光学部分、微积分和线性代数。本书共分实验基础与基本原理，双态系统，从一维系统到凝聚态物质，原子、分子，原子核、粒子，量子力学的新进展等六章和线性代数、高斯函数与高斯积分、物理常量等三个附录。
　　本书可作为高等学校物理类专业、电子信息专业的教科书或参考书，特别适合物理学基础人才培养基地选用。对于其他理工科专业，　　本书也是教师备课时很好的参考书和优秀学生的辅助读物。

作者简介

赵凯华，北京大学物理系教授，曾任北京大学物理系主任，国家教委高等学校理科物理学与天文学教学指导委员会委员、基础物理教学指导组组长，中国物理学会副理事长、教学委员会主任。科研方向为等离子体理论和非线性物理。主要著作有《电磁学》（与陈熙谋合编，高等教育出版社

书籍目录

第一章　实验基础与基本原理
　1.热辐射与普朗克的量子假说
　　1.1　一般特征与辐射场的定量描述
　　1.2　基尔霍夫热辐射定律
　　1.3　绝对黑体和黑体辐射
　　1.4　斯特藩一玻耳兹曼定律和维恩位移定律
　　1.5　维恩公式和瑞利一金斯公式
　　1.6　辐射场的态密度和能均分定理
　　1.7　普朗克公式与能量子假说
　2.光的粒子性和电子的波动性
　　2.1　光电效应
　　2.2　爱因斯坦的光子假说与光电效应的解释
　　2.3　康普顿效应
　　2.4　德布罗意波
　3.电子干涉实验概率幅及其叠加
　　3.1　电子的双缝干涉实验
　　3.2　追踪电子
　　3.3　用概率幅来描述
　4.海森伯不确定度关系动力学变量算符
　　4.1　海森伯不确定性原理
　　4.2　动量的平均值与动量算符
　　4.3　算符的本征值
　　4.4　动量与位置算符的对易关系
　5.轨道角动量
　　5.1　轨道角动量算符
　　5.2　轨道角动量的对易关系
　　5.3　轨道角动量的本征值与本征态的简并度
　6.空间操作算符薛定谔方程
　　6.1　动量与空间平移算符
　　6.2　角动量与空间转动算符
　　6.3　薛定谔方程
　　6.4　定态
　7.态矢和态矢空间
　　7.1从光子线偏振态的分解说起
　　7.2圆偏振态的分解
　　7.3　态矢和态矢空间
　　7.4　基矢变换
　　7.5　算符的本征矢和本征值
　　7.6　动力学变量的测量与平均值
　　7.7　守恒量
　　7.8　对易算符的共同本征态与动力学变量完全集问题
　8.电子的自旋
　　8.1　角动量和磁矩的关系
　　8.2　施特恩一格拉赫实验
　　8.3　原子的磁矩
　　8.4　电子自旋泡利矩阵
　9.光子的角动量
　　9.1　光子自旋角动量
　　9.2　电偶极辐射和磁偶极辐射
　　9.3　电偶极辐射光子的角动量矩阵
　10.光子的发射与吸收
　　10.1　爱因斯坦的受激辐射理论
　　10.2　光子的产生算符和消灭算符
　11.量子力学基本原理小结
　　11.1　基本概念
　　11.2　基本公设
　本章提要
　思考题
　习题
第二章　双态系统
　1.等价双态系统
　　1.1　能级离散系统中薛定谔方程的矩阵形式
　　1.2　氨分子概率幅的振荡与能级的分裂
　　1.3　苯分子的“共振能”
　　1.4　染料分子的共轭双键
　　1.5　氢分子离子
　2.量子共振
　　2.1　问题的提出
　　2.2　拉比严格解
　　2.3　共振与失谐
　　2.4　弱场近似
　　2.5　考虑衰减时的情形
　3.受激发射理论中的爱因斯坦
　……
第三章　从一维系统到凝聚态物质
第四章　原子 分子
第六章　量子力学的新进展
附录A　线性代数
附录B　高斯函数与高斯积分
附录C　物理常量 单位换算与数据
习题答案
索引

章节摘录

插图：第一章 实验基础与基本原理本章是全书开宗明义第一章 ，如果说全书将带领读者到量子王国去游览的话，本章是一张导游图。量子王国地处微观世界，那里的一切对于我们这些生活在宏观世界的人是那样的陌生，理解那里的“语言”、“法制”和“风土人情”是相当困难的。我们必须“入邦问俗”，最好先粗通量子物理的术语和理论架构，再进入各个具体问题的讨论时，会感到主动一些。本章的前两节介绍量子论的实验基础。这些实验表明，经典物理中一些熟知的概念行不通了。本来光已被公认为电磁波，却在一些场合表现得像“粒子”。于是有人猜测，电子是公认的粒子，会不会也有“波动性”？果真被他猜着了，电子可以发生干涉和衍射。“波粒二象性”这个奇特（甚至令人感到荒诞和神秘）的概念，导致了量子力学的建立。从本章§3起我们逐步引入量子力学最基本的概念和理论架构。在经典物理中物理量具有确定的量值，服从一定的规律。而量子力学中物理量（称为“动力学变量”）却是“态矢空间”里的“算符”，一般说来，一个动力学变量有多个“本征值”，测量它们时并不得到确定的量值，而是以一定的概率得到它们的某个本征值。概率是用“概率幅”来描述的，概率幅是复数，它的模方才是概率。概率幅具有模量和相角，叠加时可以产生干涉。够了，这些名词和概念已经是经典物理中闻所未闻、见所未见的，且不说其它一些更奥妙的东西了。我们将在本章§3中初步引入“概率幅”的概念，本章§4～§6引入“算符”的概念，§7引入“态矢”和“态矢空间”的概念。在本章§8～§10中介绍一些后面几章将用到的概念之后，最后在§11里为本章学到的量子力学基本原理做一个小结。这样，我们就取得了进入后面各章的“入场券”。

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《新概念物理教程:量子物理(第2版)》是由高等教育出版社出版的。

用户评论 (总计3条)

•   不是物理专业的也可以受益匪浅呀！
•   新概念一套应该都还好吧
•   书不错，速度也不错，就是送货时间不好：工作日正常时间不能往公司送（本人所在公司在大连营城子）、晚上17：30贵方又不能往市内家中送货（家在大连市内：沙河口区尖山街），看来我们要想周一到周五正常时间内拿到货物，只能等到退休后？