數(shù)字化量子力學(xué)

內(nèi)容概要

《數(shù)字化量子力學(xué)（附光盤(pán)）》由紀(jì)哲銳著，全書(shū)主要講解了量子序曲，量子主旋律，算符與群表示論，一維定態(tài)問(wèn)題，三維定態(tài)問(wèn)題，Dirac符號(hào)的現(xiàn)代版本和Mathcad版本，自旋，定態(tài)微擾論，含時(shí)微擾論——量子躍遷，彈性散射，多體問(wèn)題，量子力學(xué)的若干基本問(wèn)題，特殊函數(shù)及其他?！稊?shù)字化量子力學(xué)（附光盤(pán)）》的特色可以概括為“公理化、數(shù)字化”。書(shū)中的“幾何量子化”方案只需要一個(gè)公理hv=E=m.c2。用文字來(lái)表述是：在微觀領(lǐng)域，頻率與能量等價(jià)。用Mathcad軟件來(lái)計(jì)算量子力學(xué)問(wèn)題，比人工計(jì)算更省力，效率更高。本書(shū)既適合于量子力學(xué)的初學(xué)者，也適合于對(duì)量子力學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)，以及對(duì)量子力學(xué)的電腦化計(jì)算深感興趣的師生。本書(shū)的核心思想是：量子化、對(duì)稱(chēng)、相位因子是20世紀(jì)理論物理學(xué)發(fā)展的主旋律。”

書(shū)籍目錄

第1章  量子序曲  1.1 黑體輻射與能量子  1.2 Planck時(shí)空的啟示  1.3 光電效應(yīng)與光量子  1.4 Compton效應(yīng)與光子  1.5 非物理量居于核心地位  1.6 幾何量子化    1.6.1 幾何量子化概述    1.6.2 歐幾里得的認(rèn)識(shí)論哲學(xué)    1.6.3 幾何量子化細(xì)說(shuō)    1.6.4 從決定論到非決定論    1.6.5 量子力學(xué)語(yǔ)言的非經(jīng)典語(yǔ)境    1.6.6 相位因子與相速度  1.7 算符和本征方程  1.8 量子化替換及其相關(guān)方程    1.8.1 量子化替換    1.8.2 KleinGordon方程    1.8.3 Schordinger方程    1.8.4 從Rutherford散射到Born散射  1.9 概率守恒定律  1.10 平均值公設(shè)  1.11 信號(hào)分析與不確定性關(guān)系    1.11.1 Fourier分析    1.11.2 Fourier分析與不確定性關(guān)系    1.11.3 Diracδ-函數(shù)    1.11.4 動(dòng)量空間中的平均值公式  1.12 本章小結(jié)  習(xí)題第2章  量子主旋律  2.1 最小電磁相互作用——經(jīng)典和量子描述    2.1.1 最小電磁相互作用的經(jīng)典描述    2.1.2 最小電磁相互作用的量子描述    2.1.3 氫原子問(wèn)題的Schordinger方程    2.1.4 Bohr的原子理論  2.2 主旋律之一：相位因子  2.3 類(lèi)氫原子的徑向波函數(shù)(一)  2.4 類(lèi)氫原子的徑向波函數(shù)(二)  2.5 類(lèi)氫原子的球面波函數(shù)極坐標(biāo)圖  2.6 Schordinger表象和Heisengber表象    2.6.1 時(shí)間演化算符    2.6.2 從Schordinger表象到Heisengber表象    2.6.3 一維諧振子的定態(tài)方程的代數(shù)解法  2.7 對(duì)稱(chēng)性與群表示論  本章參考文獻(xiàn)  習(xí)題第3章  算符與群表示論  3.1 動(dòng)量算符與空間平移群的表示  3.2 內(nèi)積空間、正交變換、幺正變換  3.3 角動(dòng)量算符與空間轉(zhuǎn)動(dòng)群的表示  3.4 時(shí)間平移群與波函數(shù)的演化  3.5 內(nèi)積空間  3.6 轉(zhuǎn)動(dòng)群的SU(2)表示旋量波函數(shù)    3.6.1 轉(zhuǎn)動(dòng)群的SU(2)表示    3.6.2 旋量算符與旋量波函數(shù)    3.6.3 群表示的代數(shù)結(jié)構(gòu)  3.7 從測(cè)地投影到轉(zhuǎn)動(dòng)群的雙值表示  3.8 轉(zhuǎn)動(dòng)群的不可約表示  3.9 量子力學(xué)的圖像  3.10 球函數(shù)作為轉(zhuǎn)動(dòng)群的不可約表示    3.11 Lorentz群的不可約表示    3.11.1 Lorentz群概述    3.11.2 Lorentz群的旋量表示    3.11.3 復(fù)平面上的Lorentz旋量的幾何圖像  3.12 本章小結(jié)第4章  一維定態(tài)問(wèn)題  4.1 一維諧振子定態(tài)方程的冪級(jí)數(shù)解法  4.2 一維定態(tài)問(wèn)題的若干普遍性質(zhì)  4.3 方勢(shì)阱中的離散譜  4.4 勢(shì)壘穿透及其計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)  4.5 非對(duì)稱(chēng)方勢(shì)阱中的束縛態(tài)  4.6 非對(duì)稱(chēng)方勢(shì)阱中的散射態(tài)  4.7 入射電子對(duì)于階梯位勢(shì)的隧道效應(yīng)  4.8 周期場(chǎng)的能帶結(jié)構(gòu)  4.9 周期場(chǎng)中的電子波  4.10 傅里葉變換    4.10.1 實(shí)數(shù)據(jù)的傅里葉變換/逆變換    4.10.2 復(fù)數(shù)據(jù)的傅里葉變換/逆變換  4.11 周期場(chǎng)示意圖  4.12 能帶結(jié)構(gòu)實(shí)例  習(xí)題第5章  三維定態(tài)問(wèn)題  5.1 三維各向同性諧振子  5.2 無(wú)限深球方勢(shì)阱的能譜  5.3 有限深球方勢(shì)阱的能譜  5.4 三維自由粒子波函數(shù)  5.5 平面波展開(kāi)為球面波的疊加第6章  Dirac符號(hào)的現(xiàn)代版本  6.1 Dirac符號(hào)作為線性泛函  6.2 Riesz定理  6.3 用Dirac符號(hào)定義厄米共軛  6.4 MathCADDirac符號(hào)系統(tǒng)  6.5 幺正變換和表象變換    6.5.1 幺正變換    6.5.2 表象變換  6.6 繪景變換    6.6.1 Schordinger繪景    6.6.2 Heisenberg繪景  習(xí)題第7章  自旋  7.1 Dirac方程  7.2 Dirac方程與概率守恒  7.3 Dirac旋量的變換性質(zhì)  7.4 正能Dirac平面波和手征算符  7.5 Dirac旋量有關(guān)的協(xié)變式  7.6 Dirac方程的非相對(duì)論近似  7.7 數(shù)值計(jì)算和單位制選擇  7.8 非相對(duì)論性自旋理論  7.9 不可約表示空間的直積及其分解  7.10 自旋軌道耦合的群表示  7.11 雙粒子自旋態(tài)函數(shù)  7.12 雙粒子自旋態(tài)函數(shù)(續(xù))  7.13 兩個(gè)自旋粒子的角動(dòng)量本征函數(shù)  7.14 兩個(gè)自旋粒子的交換對(duì)稱(chēng)位勢(shì)  7.15 氘核的徑向波函數(shù)  7.16 電四極矩    7.16.1 氘核的電四極矩    7.16.2 角動(dòng)量本征態(tài)的電四極矩第8章  定態(tài)微擾論  8.1 非簡(jiǎn)并態(tài)微擾論  8.2 簡(jiǎn)并態(tài)微擾論  8.3 非簡(jiǎn)并態(tài)微擾論實(shí)例  8.4 簡(jiǎn)并態(tài)微擾論實(shí)例    8.4.1 耦合諧振子    8.4.2 氫原子的一級(jí)Stack效應(yīng)  8.5 氫原子的基態(tài)能量  8.6 變易常數(shù)法(氫原子的基態(tài)能量)  8.7 堿金屬雙線結(jié)構(gòu)的具體計(jì)算  8.8 簡(jiǎn)單塞曼效應(yīng)  8.9 復(fù)雜塞曼效應(yīng)  8.10 類(lèi)氫光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)第9章  含時(shí)微擾論——量子躍遷  9.1 躍遷概率  9.2 常微擾下的躍遷概率  9.3 周期微擾下的躍遷概率  9.4 非周期微擾下的躍遷概率  9.5 受激輻射與光吸收  9.6 自發(fā)輻射  9.7 電偶極躍遷的選擇定則第10章  彈性散射  10.1 散射截面與散射振幅    10.1.1 質(zhì)心坐標(biāo)系與實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系    10.1.2 散射截面    10.1.3 散射振幅  10.2 分波法    10.2.1 自由粒子解的分波展開(kāi)    10.2.2 相移和散射截面  10.3 分波法實(shí)例    10.3.1 短程力情形    10.3.2 對(duì)球形勢(shì)壘的散射  10.4 玻恩近似    10.4.1 玻恩近似公式    10.4.2 湯川勢(shì)散射和庫(kù)侖散射第11章  多體問(wèn)題  11.1 不考慮自旋態(tài)的氦原子理論    11.1.1 用微擾論求解氦原子問(wèn)題    11.1.2 氦原子問(wèn)題中的交換能    11.1.3 范德瓦耳斯力  11.2 考慮自旋態(tài)的氦原子理論    11.2.1 對(duì)稱(chēng)態(tài)和反對(duì)稱(chēng)態(tài)    11.2.2 旋量變號(hào)背后的物理    11.2.3 FermiDirac統(tǒng)計(jì)法和BoseEinstein統(tǒng)計(jì)法    11.2.4 考慮自旋的氦原子波函數(shù)  11.3 分子光譜    11.3.1 轉(zhuǎn)子模型和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜    11.3.2 振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜    11.3.3 分子光譜  11.4 相干態(tài)    11.4.1 一維諧振子代數(shù)    11.4.2 相干態(tài)——湮沒(méi)算符的本征態(tài)    11.4.3 Schordinger貓態(tài)的Wigner函數(shù)第12章  量子力學(xué)的若干基本問(wèn)題  12.1 密度矩陣    12.1.1 純態(tài)的密度矩陣    12.1.2 混合態(tài)的密度矩陣    12.1.3 復(fù)合體系的密度矩陣與子系的約化密度矩陣    12.1.4 用約化密度矩陣描述測(cè)量結(jié)果  12.2 糾纏態(tài)    12.2.1 糾纏態(tài)與EPR佯謬和貝爾不等式    12.2.2 EPR佯謬的原來(lái)版本    12.2.3 貝爾不等式的推導(dǎo)  12.3 不確定性關(guān)系    12.3.1 Schwartz不等式    12.3.2 不確定性關(guān)系的普遍證明    12.3.3 不確定性關(guān)系的另一個(gè)普遍證明    12.3.4 關(guān)于不確定性關(guān)系的一般評(píng)論  12.4 量子力學(xué)的公理化  12.5 量子力學(xué)的主旋律  12.6 量子力學(xué)：物理實(shí)在論與實(shí)證主義    12.6.1 小設(shè)計(jì)    12.6.2 大設(shè)計(jì)    12.6.3 算法和作法  12.7 別了，哥本哈根  本章參考文獻(xiàn)附錄  特殊函數(shù)及其他  附錄A 柱面貝塞爾函數(shù)    A.1 第一類(lèi)貝塞爾函數(shù)    A.2 第二類(lèi)貝塞爾函數(shù)    A.3 第三、四類(lèi)貝塞爾函數(shù)  附錄B 修正的柱面貝塞爾函數(shù)    m階修正的第二類(lèi)貝塞爾函數(shù)  附錄C 球形貝塞爾函數(shù)    m階球形貝塞爾函數(shù)  附錄D 特殊函數(shù)  附錄E 類(lèi)氫原子的徑向波函數(shù)  附錄F 廣義Laguerre多項(xiàng)式  本章參考文獻(xiàn)

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《數(shù)字化量子力學(xué)(附光盤(pán))》由紀(jì)哲銳著，本書(shū)把《MathCAD 14.0中文版》作為《數(shù)字化量子力學(xué)》的寫(xiě)作和排版工具，同時(shí)也是符號(hào)運(yùn)算和數(shù)值計(jì)算工具，它是《數(shù)字化經(jīng)典力學(xué)》的姐妹篇。量子力學(xué)的計(jì)算任務(wù)占很大比重，且理論的準(zhǔn)確表述也離不開(kāi)數(shù)學(xué)語(yǔ)言。本書(shū)的風(fēng)格是強(qiáng)調(diào)清晰的邏輯，以及詳細(xì)的計(jì)算和推導(dǎo)?！禡athCAD 14.0中文版》的強(qiáng)大功能可以直接從軟件的求助信息中得到。會(huì)用低版本的用戶(hù)也不難學(xué)會(huì)高版本的使用。

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