中級(jí)物理化學(xué)

前言

北京大學(xué)本科化學(xué)及相關(guān)專業(yè)的“物理化學(xué)”（含“結(jié)構(gòu)化學(xué)”）的教學(xué)一直有所改革。前些年，主要趨勢(shì)是壓縮學(xué)時(shí)，精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容。到2002級(jí)，“物理化學(xué)”的授課順序和學(xué)時(shí)為：大二下  “物理化學(xué)”的熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)：45學(xué)時(shí)；大三上  “物理化學(xué)”的化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、膠體與界面化學(xué)：45學(xué)時(shí)；“結(jié)構(gòu)化學(xué)”：60學(xué)時(shí)。而課程的整體面貌并沒(méi)有發(fā)生根本性的改變。如今，大學(xué)本科教育已經(jīng)向兩個(gè)方向分化：一方面，它越來(lái)越從精英教育向普及和素質(zhì)教育轉(zhuǎn)化，因此專業(yè)教學(xué)的基本要求應(yīng)該有所降低；另一方面，現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展及知識(shí)的積累，要求未來(lái)接受高層次科研訓(xùn)練的學(xué)生得到與現(xiàn)代科學(xué)相適應(yīng)的更扎實(shí)、更深厚的專業(yè)培養(yǎng)。我們?cè)诮虒W(xué)中感到，這樣的任務(wù)是過(guò)去那種整齊劃一的教學(xué)模式所無(wú)法完成的。同時(shí)我們也感到，上述教學(xué)順序的安排不太符合物理化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)在的依存關(guān)系，有必要修訂?；谶@些考慮，從2003級(jí)開(kāi)始，我們對(duì)“物理化學(xué)”的教學(xué)作了較大的調(diào)整，將整個(gè)教學(xué)過(guò)程分為“基礎(chǔ)物理化學(xué)”和“中級(jí)物理化學(xué)”兩部分?！盎A(chǔ)物理化學(xué)”是本科化學(xué)和相關(guān)專業(yè)的必修課：大二下原“結(jié)構(gòu)化學(xué)”的主要內(nèi)容：45學(xué)時(shí)；大三上原“物理化學(xué)”的熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、膠體與界面化學(xué)的大部分內(nèi)容：60學(xué)時(shí)；“中級(jí)物理化學(xué)”是將成為研究生的本科化學(xué)和相關(guān)專業(yè)的選修課：大三下  量子力學(xué)基礎(chǔ)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)：45學(xué)時(shí)。本書是為“中級(jí)物理化學(xué)”課程編寫的講義，2006年春季第一次對(duì)2003級(jí)本科生使用。在量子力學(xué)基礎(chǔ)部分，我們強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代語(yǔ)言的運(yùn)用，盡量避免與“基礎(chǔ)物理化學(xué)”內(nèi)容重復(fù)。最典型的例子是沒(méi)有涉及中心力場(chǎng)問(wèn)題，因?yàn)椤敖Y(jié)構(gòu)化學(xué)”已經(jīng)對(duì)它作了比較詳盡的討論。本書也沒(méi)有包含與量子散射有關(guān)的內(nèi)容，這些在作者的另一部著作（化學(xué)反應(yīng)理論導(dǎo)論。北京：北京大學(xué)出版社，2003）中作了介紹。事實(shí)上，作為“基礎(chǔ)”，還有許多重要的議題沒(méi)有涉及。按照目前北京大學(xué)化學(xué)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)安排，學(xué)生是在本課程中第一次較系統(tǒng)地接觸統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。本書基本繼承了原“物理化學(xué)”課程中相關(guān)內(nèi)容的選材范圍和處理方式，它離“現(xiàn)代”還有一定距離。需要現(xiàn)代物理化學(xué)前沿相關(guān)知識(shí)的同學(xué)有必要繼續(xù)學(xué)習(xí)合適的課程和著作。

內(nèi)容概要

　　為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的新形勢(shì)，進(jìn)入21世紀(jì)后，北京大學(xué)對(duì)本科化學(xué)專業(yè)的教學(xué)進(jìn)行改革，開(kāi)設(shè)了基礎(chǔ)和中級(jí)兩個(gè)層次的專業(yè)課程，《中級(jí)物理化學(xué)》即是這次教學(xué)改革實(shí)踐的成果，全書以精練、通暢的語(yǔ)言介紹量子力學(xué)基礎(chǔ)和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)，書中不乏編著者獨(dú)到的心得，讓艱深的物理化學(xué)知識(shí)更易于學(xué)習(xí)掌握，以《中級(jí)物理化學(xué)》為教材在北大講授時(shí)受到學(xué)生的高度評(píng)價(jià)?！　　吨屑?jí)物理化學(xué)》可作為高等學(xué)?；瘜W(xué)等相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生的教材，對(duì)高等學(xué)校教師也有較高的參考價(jià)值。

書籍目錄

第一章 數(shù)學(xué)準(zhǔn)備§1.1 線性空間§1.2 線性無(wú)關(guān)與空間的維數(shù)§1.3 正交歸-基組§1.4 線性算符§1.5 本征方程§1.6 以厄米算符的本征矢為基組§1.7 矩陣表示§1.8 幺正變換§l.9 兩個(gè)厄米算符的共同本征矢§1.1 0兩個(gè)重要的不等式習(xí)題I第二章 量子力學(xué)基本概念與假設(shè)§2.1 關(guān)于電子自旋的施特恩-格拉赫實(shí)驗(yàn)§2.2 態(tài)疊加原理§2.3 物理可觀測(cè)量對(duì)應(yīng)于厄米算符§2.4 坐標(biāo)、動(dòng)量算符，基本對(duì)易關(guān)系§2.5 坐標(biāo)表象中動(dòng)量算符的表示§2.6 其他物理可觀測(cè)量的量子力學(xué)算符習(xí)題第三章 一維能量本征態(tài)§3.1 一維問(wèn)題§3.2 無(wú)限高勢(shì)阱§3.3 勢(shì)壘臺(tái)階§3.4 簡(jiǎn)諧振子§3.5 矩形勢(shì)壘的鉆穿§3.6 對(duì)稱雙勢(shì)阱§3.7 周期勢(shì)場(chǎng)的能帶結(jié)構(gòu)習(xí)題第四章 角動(dòng)量§4.1 角動(dòng)量的本征態(tài)與本征值§4.2 軌道角動(dòng)量§4.3 自旋1/2體系§4.4 角動(dòng)量的耦合§4.5 角動(dòng)量算符是旋轉(zhuǎn)的產(chǎn)生算符§4.6 旋轉(zhuǎn)算符在角動(dòng)量本征態(tài)上的表示習(xí)題第五章 運(yùn)動(dòng)方程§5.1 時(shí)間演化算符§5.2 薛定諤方程§5.3 海森伯方程§5.4 密度算符§5.5 概率密度與概率流通量§5.6 一維自由粒子的運(yùn)動(dòng)§5.7 雙勢(shì)阱中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題第六章 近似方法§6.1 相互作用表象§6.2 含時(shí)微擾理論§6.3 非簡(jiǎn)并態(tài)的定態(tài)微擾法§6.4 簡(jiǎn)并態(tài)的定態(tài)微擾法§6.5 定態(tài)變分法習(xí)題第七章 對(duì)稱性原理§7.1 對(duì)稱與守恒§7.2 分子的點(diǎn)群對(duì)稱性和點(diǎn)群的表示§7.3 對(duì)稱性守恒原理§7.4 前線軌道理論習(xí)題第八章 玻爾茲曼分布§8.1 微觀狀態(tài)與宏觀狀態(tài)§8.2 經(jīng)典獨(dú)立子§8.3 麥克斯韋一玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)§8.4 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基本假設(shè)§8.5 玻爾茲曼分布——最概然分布§8.6 求物理量的統(tǒng)計(jì)平均值習(xí)題第九章 熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表示§9.1 熱力學(xué)第一定律和第二定律§9.2 用配分函數(shù)表示所有熱力學(xué)函數(shù)§9.3 單分子配分函數(shù)的分解§9.4 平動(dòng)配分函數(shù)§9.5 線性分子轉(zhuǎn)動(dòng)配分函數(shù)§9.6 分子振動(dòng)配分函數(shù)I§9.7 分子電子與核自旋運(yùn)動(dòng)配分函數(shù)§9.8 殘余熵習(xí)題第十章 化學(xué)平衡與過(guò)渡態(tài)理論§10.1 理想氣體化學(xué)勢(shì)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式§10.2 配分函數(shù)中的共同能量零點(diǎn)§10.3 平衡常數(shù)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式§10.4 標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù).§10.5 勢(shì)能面與過(guò)渡態(tài)§10.6 雙分子反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)理論§10.7 過(guò)渡態(tài)理論的熱力學(xué)形式習(xí)題第十一章 統(tǒng)計(jì)系綜與經(jīng)典相空間§11.1 統(tǒng)計(jì)系綜§11.2 統(tǒng)計(jì)漲落§11.3 經(jīng)典相空間§11.4 只存在兩體相互作用的氣體§11.5 徑向分布函數(shù)習(xí)題附錄一些基本物理常數(shù)

章節(jié)摘錄

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《中級(jí)物理化學(xué)》：北京市高等教育精品教材立項(xiàng)項(xiàng)目。

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