量子力学课程概述.ppt

量 子 力 学 性质与地位 量子力学是工程物理(应用核物理) 本科专业必修的一门基础课程。本课程 对于学员掌握量子力学基本知识，培养 学员解决基本量子理论问题能力和专业 课学习具有重要基础作用。 课程简介 量子力学是反映微观粒子运动规律的理论，是20世纪 自然科学的重大进展之一。本课程是物理学专业的专业必 修课程之一。设置量子力学课程的主要目的是： 使学 生了解微观世界矛盾的特殊性和微观粒子的运动规律，初 步掌握量子力学的基本原理和一些重要方法，并初步具有 运用这些方法解决较简单问题的能力。 使学生了解量 子力学在现代科学技术中的广泛应用，深化和扩大在普通 物理中学过的有关内容，为学生以后的进一步学习与提高 打下必要的基础。 基本粒子 原子核 原子 分子 团簇 纳米体系 介观体系 研 究 对 象 天体物理 宇宙学 能源 化学 生物学 材料科学 主 要 内 容 I. 绪论：量子力学的研究对象和方法特点，经典物 理学的困难，量子力学发展简史，光的波粒二象性，Bohr的 量子论，微观粒子的波粒二象性。 II. 波函数和薛定谔方程：波函数的统计解释，态迭 加原理，薛定谔方程，一维定态问题。 III. 量子力学中的力学量：表示力学量的算符，动量算 符和角动量算符，厄米算符本征函数的正交性，算符与力学 量的关系，算符的对易关系，两个力学量同时有确定值的条 件，测不准关系，力学量平均值随时间的变化，对称性与守 恒律，电子在库仑场中的的运动，氢原子。 IV. 态和力学量的表象：态的表象，算符的矩阵表示 ，量子力学公式的矩阵表述，么正变换。 V. 微扰理论：定态微扰理论，变分法的基本原理及方法 ，含时微扰理论（跃迁几率、光的发射和吸收、选择定则） 。 VI. 散射：散射过程的一般描述，散射截面，分波法， 玻恩近似，方形势阱与势垒所产生的散射。 VII.电子自旋与全同粒子：电子自旋，自旋算符和波函数 ，角动量耦合，全同粒子的特性，玻色子与费密子，全同粒 子体系的波函数，泡利原理，两个电子的自旋波函数，氦原 子，氢分子。 教学目的 1. 深入理解微观粒子的运动特性。 2. 掌握描述微观粒子运动的方法， 即量子力学的数学框架。 3. 初步掌握应用量子力学处理简单 体系的方法。 要 求 理解不同于经典物理理论的量子化概念 掌握量子力学的基本概念、基本原理 掌握求解微观粒子运动规律的基本方法 学习内容 以假设提出及验证、实验结果分析及理论 推导为主。 与经典物理学中的习惯或概念不一致； 量子力学中物理概念不是直观的； 处理问题在手法上与经典物理学截然不同 。 学习过程中，主要存在以下困难： 学习方法 少问为什么 多问是什么 掌握实验事实，不直接与主观经验联系，避 免先入为主； 掌握和理解量子力学的基本概念，以及概念 的依据和特点； 掌握理论中建立的方程和所用的数学方法以 及处理它们的思路和步骤。 学习过程中，应注意以下方面： 第一章 绪论（4学时） 第二章 波函数和薛定谔方程（8学时） 第三章 量子力学的力学量（10学时） 第四章 态和力学量的表象（6学时） 第五章 微扰理论（6学时） 第六章 散射（ 2学时） 第七章 自旋与全同粒子（2学时） 复习串讲 （2学时） 教学计划 考核方式 期末考试（60%） 作业（含小论文）（20%） 平时表现（课堂纪律、回答问题 、专题 研讨等）（20%） 参 考 书 量子力学导论曾谨言 高等教育出版社 量子力学 张启仁