量子力學(xué)課程大致可分為兩部分,一為量子力學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)部分,另一部分為相關(guān)應(yīng)用。在教學(xué)過程中,二者相互交織,有機(jī)融合。

課程概述本課程的目標(biāo)王要為凝聚態(tài)物理、理論物理、粒子與原子核等專業(yè)的深入研究進(jìn)行理論準(zhǔn)備。凝聚態(tài)物理是研究由大量微觀粒子組成的凝聚態(tài)物質(zhì)的宏觀、微觀結(jié)構(gòu)和粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律、動(dòng)力學(xué)過程、彼此間的相互作用及其與材料的物理性質(zhì)之間關(guān)系的一門學(xué)科,是一門以物理學(xué)各個(gè)分支學(xué)科、數(shù)學(xué)和相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)為基礎(chǔ),并與材料學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)相互交叉的學(xué)科。凝聚態(tài)物理所研究的新現(xiàn)象和新效應(yīng)是材料、能源、信息等工業(yè)的基礎(chǔ),對(duì)當(dāng)前高技術(shù)的帶頭領(lǐng)域,如新型材料、信息技術(shù)和生物材料等有重要影響,對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有重大作用。理論物理是從理論上探索自然界未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用的物理運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律的學(xué)科,理論物理的研究領(lǐng)域涉及粒子物理與原子核物理、統(tǒng)計(jì)物理、凝聚態(tài)物理、宇宙學(xué)等,幾乎包括物理學(xué)所有分支的基本理論問題。粒子物理與原子核物理是研究粒子和原子核的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、相互作用及運(yùn)動(dòng)規(guī)律,探索物質(zhì)世界更深層次的結(jié)構(gòu)和更基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。它們涉及從最微觀領(lǐng)域的規(guī)律到天體的形成與演化的規(guī)律。這些學(xué)科都需要具備《高等量子力學(xué)》的基礎(chǔ)知識(shí)才能夠全面理解及深入研究,該課程的講授能夠適應(yīng)相關(guān)專業(yè)研究生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)需求。

   19世紀(jì)末,人們發(fā)現(xiàn)舊有的經(jīng)典理論無法解釋微觀系統(tǒng),于是經(jīng)由物理學(xué)家的努力,在20世紀(jì)初創(chuàng)立量子力學(xué),解釋了這些現(xiàn)象。量子力學(xué)從根本上改變?nèi)祟悓?duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其相互作用的理解。除了通過廣義相對(duì)論描寫的引力外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力學(xué)的框架內(nèi)描述(量子場論)。 

   量子理論的重要應(yīng)用包括量子化學(xué)、量子光學(xué)、量子計(jì)算、超導(dǎo)磁體、發(fā)光二極管、激光器、晶體管和半導(dǎo)體如微處理器等。

   主要知識(shí)點(diǎn)包括:

量子力學(xué)基本原理:實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、Hilbert空間、波函數(shù)、薛定諤方程、算符、表象變換、對(duì)稱性與守恒律

一維定態(tài)問題:一般討論、自由粒子、一維方勢阱、諧振子、一維勢壘

軌道角動(dòng)量與中心勢場定態(tài)問題:角動(dòng)量對(duì)易關(guān)系、本征函數(shù)、中心勢、三維方勢阱、三維諧振子、氫原子

量子力學(xué)中的近似方法:定態(tài)微擾論、躍遷、散射。

全同粒子與自旋:全同性原理、自旋的表述、自旋與統(tǒng)計(jì)的關(guān)系、兩個(gè)自旋的耦合、磁場與自旋的相互作用。

   本課程有如下特色:

強(qiáng)調(diào)對(duì)物理概念的理解,強(qiáng)調(diào)對(duì)量子力學(xué)知識(shí)體系的整體理解與把握,在涉及關(guān)鍵的物理概念處,注意啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考。可采取討論課的方法,組織學(xué)生進(jìn)行充分的研討;

培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,在課程中安排一部分課外作業(yè),如課外作業(yè)五:中心勢場處,就安排讓同學(xué)查閱科技文獻(xiàn),嘗試寫論文;

采用計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)課件,幫助學(xué)生加深對(duì)諸如粒子的波粒二象性及態(tài)的概率解釋等難點(diǎn)問題的理解。

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