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1、量子力学课程概述第一页，本课件共有13页性质与地位性质与地位 量子力学是工程物理量子力学是工程物理(应用核物理应用核物理)本本科专业必修的一门基础课程。本课程对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。学习具有重要基础作用。第二页，本课件共有13页课程简介课程简介 量量子子力力学学是是反反映映微微观观粒粒子子运运动动规规律律的的理理论论，是是2020世世纪纪自自然然科科学学的的重重大大进进展展之之一一。本本课课程程是是物物理理学学专专业业的的专专
2、业业必必修修课课程程之之一一。设设置置量量子子力力学学课课程程的的主主要要目目的的是是：使使学学生生了了解解微微观观世世界界矛矛盾盾的的特特殊殊性性和和微微观观粒粒子子的的运运动动规规律律，初初步步掌掌握握量量子子力力学学的的基基本本原原理理和和一一些些重重要要方方法法，并并初初步步具具有有运运用用这这些些方方法法解解决决较较简简单单问问题题的的能能力力。使使学学生生了了解解量量子子力力学学在在现现代代科科学学技技术术中中的的广广泛泛应应用用，深深化化和和扩扩大大在在普普通通物物理理中中学学过过的的有有关关内内容容，为为学学生生以以后后的的进进一一步步学学习习与与提提高高打打下下必要的基础。必
3、要的基础。第三页，本课件共有13页基本粒子基本粒子原子核原子核原子原子分子分子团簇团簇纳米体系纳米体系介观体系介观体系研研究究对对象象天体物理天体物理宇宙学宇宙学能源能源化学化学生物学生物学材料科学材料科学第四页，本课件共有13页主主要要内内容容 I.I.绪绪论论：量量子子力力学学的的研研究究对对象象和和方方法法特特点点，经经典典物物理理学学的的困困难难，量量子子力力学学发发展展简简史史，光光的的波波粒粒二二象象性性，BohrBohr的的量量子子论论，微微观粒子的波粒二象性。观粒子的波粒二象性。II.II.波波函函数数和和薛薛定定谔谔方方程程：波波函函数数的的统统计计解解释释，态态迭迭加加原原
4、理理，薛定谔方程，一维定态问题。薛定谔方程，一维定态问题。III.III.量量子子力力学学中中的的力力学学量量：表表示示力力学学量量的的算算符符，动动量量算算符符和和角角动动量量算算符符，厄厄米米算算符符本本征征函函数数的的正正交交性性，算算符符与与力力学学量量的的关关系系，算算符符的的对对易易关关系系，两两个个力力学学量量同同时时有有确确定定值值的的条条件件，测测不不准准关关系系，力力学学量量平平均均值值随随时时间间的的变变化化，对对称称性性与与守守恒恒律律，电电子子在库仑场中的的运动，氢原子。在库仑场中的的运动，氢原子。第五页，本课件共有13页 IV.IV.态态和和力力学学量量的的表表象象
5、：态态的的表表象象，算算符符的的矩矩阵阵表表示示，量量子子力力学学公式的矩阵表述，么正变换。公式的矩阵表述，么正变换。V.V.微微扰扰理理论论：定定态态微微扰扰理理论论，变变分分法法的的基基本本原原理理及及方方法法，含时微扰理论（跃迁几率、光的发射和吸收、选择定则）。含时微扰理论（跃迁几率、光的发射和吸收、选择定则）。VI.VI.散散射射：散散射射过过程程的的一一般般描描述述，散散射射截截面面，分分波波法法，玻玻恩恩近似，方形势阱与势垒所产生的散射。近似，方形势阱与势垒所产生的散射。VII.VII.电电子子自自旋旋与与全全同同粒粒子子：电电子子自自旋旋，自自旋旋算算符符和和波波函函数数，角角动
6、动量量耦耦合合，全全同同粒粒子子的的特特性性，玻玻色色子子与与费费密密子子，全全同同粒粒子子体体系系的的波波函函数数，泡利原理，两个电子的自旋波函数，氦原子，氢分子。泡利原理，两个电子的自旋波函数，氦原子，氢分子。第六页，本课件共有13页教学目的教学目的1.深入理解微观粒子的运动特性。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，掌握描述微观粒子运动的方法，即量子力学的数学框架。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初步掌握应用量子力学处理简单体系的方法。系的方法。第七页，本课件共有13页要求要求理解不同于经典物理理论的量子化概念理解不同于经典物理理论的量子化概
7、念掌握量子力学的基本概念、基本原理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掌握求解微观粒子运动规律的基本方法学习内容学习内容以假设提出及验证、实验结果分析及理论推以假设提出及验证、实验结果分析及理论推导为主。导为主。第八页，本课件共有13页与经典物理学中的习惯或概念不一致；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；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。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：学习过程中，主要存在以下困难：学习方法学习方法少问为什么少问为什么多问是什么多问是什么第九页，本课件
8、共有13页掌握实验事实，不直接与主观经验联系，避免先掌握实验事实，不直接与主观经验联系，避免先入为主；入为主；掌握和理解量子力学的基本概念，以及概念的依掌握和理解量子力学的基本概念，以及概念的依据和特点；据和特点；掌握理论中建立的方程和所用的数学方法以及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。处理它们的思路和步骤。学习过程中，应注意以下方面：学习过程中，应注意以下方面：第十页，本课件共有13页第一章第一章绪论（绪论（4学时）学时）第二章第二章波函数和薛定谔方程（波函数和薛定谔方程（8学时）学时）第三章第三章量子力学的力学量（量子力学的力学量（10学时）学时）第四章第四章态
9、和力学量的表象（态和力学量的表象（6学时）学时）第五章第五章微扰理论（微扰理论（6学时）学时）第六章第六章散射（散射（2学时）学时）第七章第七章自旋与全同粒子（自旋与全同粒子（2学时）学时）复习串讲复习串讲（2学时）学时）教学计划教学计划 第十一页，本课件共有13页考核方式考核方式 期末考试（期末考试（60%）作业（含小论文）（作业（含小论文）（20%）平时表现（课堂纪律、回答问题平时表现（课堂纪律、回答问题、专题、专题研讨等）（研讨等）（20%）第十二页，本课件共有13页参参 考考 书书 量子力学导论量子力学导论曾谨言高等教育出版社曾谨言高等教育出版社量子力学量子力学 张启仁高等教育出版社张启仁高等教育出版社量子力学与原子世界量子力学与原子世界喀兴林喀兴林 山西科学技术出版社山西科学技术出版社量子力学量子力学 柯善哲柯善哲 肖福康肖福康 江兴万等江兴万等 科学出版社科学出版社量子力学习题精选与剖析量子力学习题精选与剖析钱伯初、曾谨钱伯初、曾谨言言 第十三页，本课件共有13页