新概念物理教程——量子物理 第二版 赵凯华 罗蔚茵 面向21世纪课程教材 高等教育出版社 9787040226379

新概念物理教程——量子物理（第二版）

面向21世纪课程教材

作者：赵凯华 罗蔚茵

定价：49.00元

ISBN：978-7-04-022637-9

版面字数：510.000千字

开本：16开

全书页数：454页

装帧形式：平装

重点项目：面向21世纪课程教材

出版时间：2008-01-04

读者对象：高等教育

一级分类：物理学与天文学类

二级分类：物理学/应用物理学/天文学专业课程

三级分类：近代物理

图书简介

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“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材�1�7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�1�7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�1�7本书只要求读者学过普通物理的光学部分�1�0微积分和线性代数�1�7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�1�0分子,原子核�1�0粒子,量子力学的新进展等六章和线性代数�1�0高斯函数与高斯积分�1�0物理常量等三个附录�1�7

本书可作为高等学校物理类专业�1�0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�1�7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�1�7

目录

前辅文

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-玻耳兹曼定律和维恩位移定律

1.5 维恩公式和瑞利-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-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 A�1�0B 系数

3.1 问题的提出

3.2 外场对原子系统的微扰

3.3 爱因斯坦 A�1�0B 系数

§ 4 氨分子微波激射

4.1 静电场中的氨分子

4.2 微波场中的氨分子

4.3 氨分子频标

§ 5.拉莫尔进动与磁共振

5.1 拉莫尔进动的经典模型

5.2 布洛赫方程

5.3 拉莫尔进动的量子描述

5.4 核磁共振的量子描述

5.5 核磁共振的应用

§ 6.氢原子基态的超精细分裂

6.1 两个自旋1 /2 粒子态矢空间的直积

6.2 总自旋角动量算符的本征态

6.3 氢原子基态的超精细结构

6.4 超精细塞曼分裂

6.5 氢原子激射器

6.6 量子频标综述

本章提要

思考题

习题

第三章 从一维系统到凝聚态物质

§ 1.散射态

1.1 直角势垒和直角势阱的散射态

1.2 量子隧穿效应的实例

§ 2.束缚态

2.1 束缚态能级的量子化

2.2 直角势阱

2.3 量子围栏 ——— 实现波函数的测量

2.4 谐振子

§ 3.一维晶格中的电子

3.1 能 带

3.2 电子在有缺陷晶格上的散射

3.3 电子被晶格的不完整性俘陷

§ 4.半导体

4.1 导体�1�0绝缘体和半导体的区别

4.2 内禀半导体中载流子的统计分布和浓度

4.3 掺 杂

4.4 电子和空穴的有效质量

4.5 非平衡载流子的扩散与复合

4.6 PN 结及其整流作用

4.7 晶体管

§ 5.声 子

5.1 一维晶格中纵波的简正表示

5.2 格波的量子化

5.3 晶格的热导

5.4 金属的电导

5.5 元激发的概念

§ 6.超导电现象和唯象理论

6.1 零电阻 临界温度

6.2 临界电流密度和临界磁场

6.3 迈斯纳效应与磁通量子化

6.4 二流体模型

6.5 伦敦方程

6.6 唯象理论对超导现象的解释

6.7 用磁矢势表示伦敦方程

§ 7.超导微观理论

7.1 同位素效应

7.2 电声子相互作用

7.3 库珀对

7.4 BCS 理论

§ 8.磁场中的带电粒子

8.1 磁场中的动量算符

8.2 磁场中波函数的相因子

8.3 AB 效应

8.4 对超导体磁性能的微观理论解释

8.5 AB 效应和磁通量子化的实验验证

§ 9.超导隧穿与量子干涉效应

9.1 约瑟夫森效应

9.2 约瑟夫森结电路的力学类比

9.3 超导量子干涉器件

9.4 介观物理概念简介

本章提要

思考题

习题

第四章 原子 分子

§ 1.前量子论时代的原子

1.1 化学家的原子

1.2 原子光谱及其规律

1.3 电子的发现

1.4 布丁模型和有核模型

1.5 原子结构经典理论的困难

1.6 玻尔理论

§ 2.类氢离子

2.1 能级与量子态

2.2 隆格-楞茨矢量与 l 简并性

2.3 波函数

2.4 波函数的实数表示

§ 3.原子的壳层结构与周期表

3.1 原子实的屏蔽作用与 l 简并的解除

3.2 L 壳层与 M 壳层的电子组态

3.3 所有元素单电子态填充次序和电子组态

3.4 自旋对单电子态填充的影响

3.5 元素周期表

§ 4.能级的精细结构

4.1 自旋与相对论效应对原子能级的影响

4.2 原子态符号

4.3 氢原子能级的精细结构

4.4 兰姆移位

4.5 碱金属原子能级的精细结构

4.6 多价原子能级的精细结构

4.7 LS 耦合制式

4.8 泡利原理对同科电子组态的影响

4.9 洪德定则

4.10 jj 耦合制式

§ 5.原子光谱

5.1 辐射跃迁的选择定则

5.2 单电子光谱

5.3 多电子光谱

5.4 内层电子跃迁与 X 射线光谱

§ 6.原子的磁矩与塞曼效应

6.1 单电子的朗德 g 因子

6.2 LS 耦合制式的朗德 g 因子

6.3 jj 耦合制式的朗德 g 因子

6.4 在磁场中原子能级的分裂

6.5 正常塞曼效应

6.6 反常塞曼效应

§ 7.共价键(一)——— 分子轨函法

7.1 H2+ 离子

7.2 分子轨函

7.3 分子轨函的形成

7.4 分子轨函的分类

7.5 分子轨函的能级顺序

§ 8.共价键(二)——— 电子配对法

8.1 H2 分子

8.2 电子配对法

8.3 应用实例

8.4 共价键结合能的数量级

8.5 分子轨函法与电子配对法的比较

§ 9.轨函杂化与分子的立体构型

9.1 轨函杂化

9.2 sp 杂化

9.3 sp2 杂化

9.4 sp3 杂化

9.5 不等性杂化

§ 10.分子能级与分子光谱

10.1 分子能级

10.2 分子的振动能级

10.3 分子的转动能级

10.4 振动转动谱带

本章提要

思考题

习题

第五章 原子核 粒子

§ 1.原子核的组成和基本性质

1.1 核素的电荷数和质量数

1.2 质子和中子的发现

1.3 原子核的组成

1.4 原子核的形状和大小

1.5 原子核的质量和结合能

1.6 原子核的自旋�1�0磁矩和原子能级的超精细分裂

§ 2.天然核素的放射性衰变

2.1 天然放射性的发现

2.2 衰变定律 半衰期 平均寿命

2.3 三种射线

2.4 α 衰变

2.5 β 衰变 中微子假说

2.6 γ 衰变 内转换 穆斯堡尔效应

2.7 放射系

2.8 核素分布图

2.9 放射性的应用

§ 3.核反应

3.1 人工核反应与人工放射性

3.2 反应能 阈能

3.3 反应截面

3.4 核反应机制

§ 4.裂 变

4.1 核裂变反应的发现

4.2 核裂变反应的特点

4.3 链式裂变反应和反应堆

4.4 原子弹

§ 5.聚 变

5.1 核聚变反应

5.2 太阳的能源

5.3 氢 弹

5.4 受控热核聚变

§ 6.核 力

6.1 核力的主要特征

6.2 核力的介子交换理论

§ 7.核结构模型

7.1 液滴模型

7.2 费米气体模型

7.3 壳层模型

7.4 集体模型

§ 8.粒子物理学的诞生

8.1 早年观点

8.2 狄拉克方程

8.3 反粒子

8.4 中微子

8.5 μ 子与 π 介子

8.6 四种相互作用

8.7 粒子的分类

8.8 守恒量

§ 9.轻子与弱相互作用

9.1 三代轻子

9.2 宇称不守恒

9.3 CP 守恒与 CP 破坏

9.4 中间玻色子与弱电统一

§ 10.强子与强相互作用

10.1 奇异粒子和奇异数

10.2 共振粒子

10.3 强子结构初探 ——— 八重态和十重态

10.4 夸克模型

10.5 粲夸克 底夸克和顶夸克

10.6 色相互作用的特征

10.7 夸克层次的粒子分类和粒子物理的标准模型

本章提要

思考题

习题

第六章 量子力学的新进展

§ 1.波粒二象性的本质 ——— 量子态的交缠

1.1 量子态的直积与交缠

1.2 薛定谔猫态

1.3 哪条路检测器退相干作用原理

§ 2.EPR 佯谬和量子交缠态的非定域性 386

2.1 爱因斯坦与玻尔之争

2.2 EPR 佯谬

2.3 局域隐变量和贝尔不等式

2.4 贝尔不等式的实验检验

2.5 没有不等式的贝尔定理 ———GHZ 三粒子交缠态

§ 3.量子超空间传态

3.1 贝尔算符与贝尔态基

3.2 光子贝尔态的实现

3.3 光子贝尔态的测量

3.4 量子超空间传态的原理与实现

3.5 量子态不可克隆定理

§ 4.量子计算

4.1 量子计算与经典计算的不同

4.2 Shor 算法

附录 A 线性代数

§ 1.矢量空间

1.1 n 维矢量

1.2 矢量的基本运算

1.3 矢量的线性相关性

1.4 n 维矢量空间

1.5 矢量空间的基

§ 2.矩阵与线性变换

2.1 矩阵及其运算法则

2.2 方阵的运算

2.3 线性变换及其矩阵表示

2.4 幺正变换

§ 3.本征值问题

3.1 算符及其矩阵表示

3.2 本征值与本征矢

3.3 对易算符的共同本征矢

§ 4.升降算符

4.1 升降算符的基本性质

4.2 产生算符和消灭算符

§ 5.角动量矩阵

5.1 对易关系

5.2 角动量分量的本征值

5.3 角动量平方的本征值

5.4 角动量的合成

习题

附录 B 高斯函数与高斯积分

1.高斯函数

2.高斯积分

3.高斯函数的傅里叶变换

附录 C 物理常量 单位换算与数据

1.基本物理常量

2.能量单位换算

3.同位素数据选表

习题答案

索引