原子物理與量子力學(xué)

內(nèi)容概要

　　為了適應(yīng)高等院校工科相關(guān)專業(yè)對(duì)原子物理與量子力學(xué)知識(shí)的需求，并考慮到工科專業(yè)學(xué)時(shí)數(shù)的限制，在認(rèn)真探索了原子物理與量子力學(xué)知識(shí)和內(nèi)容上的密切關(guān)系后，編者在多年工科教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上組織編寫了本書。本書共分11章，描述了近代物理中的主要實(shí)驗(yàn)事實(shí)，從經(jīng)典物理理論中的矛盾分析人手，逐步引入量子力學(xué)的概念并闡述量子力學(xué)理論，注重哲學(xué)思想、邏輯方法和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。編寫時(shí)，充分考慮了工科教學(xué)的特點(diǎn)和要求，力求結(jié)構(gòu)層次分明，內(nèi)容講解清晰，知識(shí)體系完整，并在各章節(jié)中安排了一些典型的例題和習(xí)題?！　”緯勺鳛椴牧峡茖W(xué)與工程專業(yè)、核工程與核技術(shù)專業(yè)、應(yīng)用物理專業(yè)等各相關(guān)工科專業(yè)的本科生教材，也可作為物理專業(yè)或其他相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考用書。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 19世紀(jì)末經(jīng)典物理的回顧1.1.1 經(jīng)典力學(xué)理論1I1.2 熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理理論1.1.3 光學(xué)與電磁學(xué)理論1.2 經(jīng)典物理面臨的主要困難1.2.1 黑體輻射1.2.2 固體比熱1.2.3 氫原子的線狀光譜1.2.4 原子的核式結(jié)構(gòu)模型小結(jié)習(xí)題第2章 玻爾的舊量子論2.1 玻爾的氫原子理論2.1.1 氫原子中的電子運(yùn)動(dòng)2.1.2 經(jīng)典理論的困難2.1.3玻爾的氫原子理論概述2.1.4 對(duì)應(yīng)原理2.2 玻爾理論的光譜實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2.2.1 氫原子光譜2.2.2 類氫離子光譜2.2.3 肯定氘的存在2.3 夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)與原子能級(jí)量子化的進(jìn)一步證明2.3.1 實(shí)驗(yàn)原理與裝置2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋2.4 玻爾模型的推廣2.4.1 電子橢圓軌道的量子化2.4.2 相對(duì)論效應(yīng)修正2.4.3 堿金屬原子的光譜2.4.4 原子實(shí)極化和軌道貫穿小結(jié)習(xí)題第3章 薛定諤方程的建立3.1 波粒二象性3.1.1 光的波粒二象性3.1.2 物質(zhì)的波粒二象性3.2 波函數(shù)與態(tài)的疊加原理3.2.1 波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋3.2.2 態(tài)的疊加原理3.3 薛定諤方程的建立及其性質(zhì)3.3.1 自由粒子薛定諤方程的建立3.3.2 推廣的薛定諤方程及其性質(zhì)3.3.3 能量本征方程和本征態(tài)3.4 一維定態(tài)薛定諤方程3.4.1 一維無限深勢(shì)阱3.4.2 勢(shì)壘的貫穿——量子隧道效應(yīng)3.4.3 一維諧振子小結(jié)習(xí)題第4章 力學(xué)量用厄米算符表達(dá)4.1 算符及其運(yùn)算規(guī)則4.2 量子力學(xué)中的力學(xué)量用厄米算符表達(dá)4.2.1 量子力學(xué)中的力學(xué)量與厄米算符的關(guān)系4.2.2 厄米算符的本征值與本征函數(shù)4.2.3 簡(jiǎn)并態(tài)問題4.3 不確定度關(guān)系4.3.1 量子力學(xué)的基本對(duì)易式與角動(dòng)量的對(duì)易式4.3.2 不確定度關(guān)系概述4.3.3 共同本征態(tài)4.4 連續(xù)譜本征函數(shù)的歸一化問題4.4.1 連續(xù)譜的波函數(shù)與波包4.4.2 連續(xù)譜的歸一化問題小結(jié)習(xí)題第5章 力學(xué)量隨時(shí)間的演化與對(duì)稱性5.1 對(duì)易力學(xué)量完全集5.2 力學(xué)量隨時(shí)間的演化5.2.1 守恒量5.2.2 量子力學(xué)中的守恒量與經(jīng)典守恒量的區(qū)別5.2.3 能級(jí)簡(jiǎn)并與守恒量的關(guān)系守恒量在能量本征值問題中的5.3 守恒量與對(duì)稱性的關(guān)系5.3.1 對(duì)稱性與守恒量5.3.2 時(shí)空對(duì)稱性及其應(yīng)用5.4 全同性原理5.4.1 全同粒子系統(tǒng)的交換對(duì)稱性5.4.2 全同粒子系統(tǒng)的波函數(shù)構(gòu)造小結(jié)習(xí)題第6章 中心力場(chǎng)6.1 中心力場(chǎng)中的兩體問題6.1.1 兩體問題6.1.2 變量分離6.1.3 球坐標(biāo)系下的哈密頓算符6.2 氫原子與類氫離子的量子力學(xué)理論6.2.1 徑向方程的解6.2.2 結(jié)果及討論小結(jié)習(xí)題第7章電磁場(chǎng)中粒子的運(yùn)動(dòng)7.1 電磁場(chǎng)中荷電粒子的運(yùn)動(dòng)7.1.1 電磁場(chǎng)中荷電粒子運(yùn)動(dòng)的薛定諤方程7.1.2 定域的概率守恒與流密度7.1.3 規(guī)范不變性7.2 正常塞曼效應(yīng)7.2.1 正常塞曼效應(yīng)概述7.2.2 正常塞曼效應(yīng)的量子力學(xué)解釋7.3 電子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)7.3.1 經(jīng)典電磁理論的結(jié)果7.3.2 量子力學(xué)結(jié)果7.3.3 霍爾效應(yīng)小結(jié)習(xí)題第8章 矩陣力學(xué)簡(jiǎn)介8.1 態(tài)的表象8.1.1 直角坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換8.1.2 量子力學(xué)中態(tài)矢量的表象8.2 算符的矩陣表示8.2.1 算符的表象表示8.2.2 量子力學(xué)中算符的矩陣表示8.3 量子力學(xué)公式的矩陣表示8.3.1 薛定諤方程的矩陣表示8.3.2 平均值公式的矩陣表示8.3.3 本征值方程的矩陣表示8.3.4 力學(xué)量的表象變換小結(jié)習(xí)題第9章 常用的近似方法9.1 非簡(jiǎn)并態(tài)微擾理論9.2 簡(jiǎn)并態(tài)微擾理論9.3 氫原子的一級(jí)Stark效應(yīng)9.4 變分法及其應(yīng)用9.4.1 變分法9.4.2 氦原子基態(tài)9.5 晶體中一維近自由電子近似9.6 含時(shí)微擾理論9.7 躍遷概率9.8 光的發(fā)射和吸收、選擇定則小結(jié)習(xí)題第10章 電子自旋10.1 原子中電子軌道運(yùn)動(dòng)的磁矩10.1.1 經(jīng)典表示式10.1.2 量子力學(xué)的表示10.2 斯特恩一蓋拉赫實(shí)驗(yàn)10.3 電子自旋的假設(shè)與電子自旋磁矩10.4 電子自旋態(tài)與自旋算符10.4.1 電子自旋態(tài)的描述10.4.2 電子自旋算符，泡利矩陣10.5 總角動(dòng)量的本征態(tài)10.6 堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)10.6.1 堿金屬原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)概述10.6.2 自旋與軌道耦合解釋10.6.3 光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)求解10.7 反常塞曼效應(yīng)小結(jié)習(xí)題第11章 多電子原子11.1 多電子的耦合11.1.1 氦的光譜和能級(jí)11.1.2 電子組態(tài)與兩個(gè)角動(dòng)量的耦合11.2 泡利原理11.2.1 泡利不相容原理的敘述11.2.2 應(yīng)用舉例11.2.3 同科電子合成的狀態(tài)11.3 玻恩一奧本海默近似與哈特里一福克方法11.3.1 玻恩一奧本海默近似11.3.2 哈特里一?？朔椒?1.4 元素周期表與原子基態(tài)11.4.1 元素性質(zhì)的周期性變化11.4.2 殼層中電子的數(shù)目10.4.3 原子中電子組態(tài)的能量與電子在殼層的填充次序11.4.4 原子基態(tài)小結(jié)習(xí)題附錄附錄AO常用物理學(xué)常數(shù)（量）表附錄A1電子繞核作橢圓運(yùn)動(dòng)的6／a推導(dǎo)附錄A2厄米方程的求解附錄A3普朗克公式的導(dǎo)出附錄A4勒讓德（Legendre）多項(xiàng)式與球諧函數(shù)附錄A5狄拉克符號(hào)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.從光的干涉現(xiàn)象到實(shí)物粒子的干涉現(xiàn)象實(shí)物粒子同時(shí)具有波動(dòng)性，這是20世紀(jì)物理學(xué)的一大發(fā)現(xiàn)。在以前的經(jīng)典物理學(xué)中，粒子和波是兩個(gè)完全不同的概念。粒子存在于空間的某一個(gè)區(qū)域，與不連續(xù)性相聯(lián)系，通常用體積、長(zhǎng)度、能量和動(dòng)量等物理量來描述它的狀態(tài)或狀態(tài)的變化。而波彌散于空間，與連續(xù)性相聯(lián)系，通常用波長(zhǎng)、頻率、位相和強(qiáng)度等物理量來描述。在解釋物理現(xiàn)象時(shí)，粒子的觀點(diǎn)總與波的觀點(diǎn)相對(duì)立和排斥，是一種“非此即彼”的關(guān)系。18世紀(jì)中葉以前，牛頓關(guān)于光的粒子說還占據(jù)上風(fēng)。但18世紀(jì)以后，光的波動(dòng)說卻占了主導(dǎo)地位。麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論把光的波動(dòng)理論統(tǒng)一起來，進(jìn)一步鞏固了波動(dòng)說的地位。然而，到了20世紀(jì)初，涉及光與物質(zhì)相互作用的問題時(shí)，波動(dòng)說的觀點(diǎn)受到了沖擊。要正確解釋黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，光的粒子性又變得更具生命力。愛因斯坦提出的光的粒子性和德布羅意提出的物質(zhì)粒子的波動(dòng)性都得到了實(shí)驗(yàn)證據(jù)的有力支持，從而物質(zhì)的波粒二象性得到了認(rèn)可。

編輯推薦

《原子物理與量子力學(xué)》：借鑒優(yōu)秀教材特別是國(guó)外精品教材的寫作思路和方法，圖文并茂，活潑新穎。書中設(shè)置導(dǎo)人案例、閱讀材料和應(yīng)用案例等多種模塊，并配備大量實(shí)物圖和實(shí)景圖，并輔以示意圖進(jìn)行介紹，增強(qiáng)教材的可讀性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。充分反映學(xué)科新理論、新技術(shù)、新材料和新工藝，體現(xiàn)最新教學(xué)改革成果，并將學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)和前沿研究?jī)?nèi)容以閱讀材料的方式介紹給學(xué)生，增強(qiáng)教材內(nèi)容的延展性，有效拓展學(xué)生的知識(shí)面。以學(xué)生就業(yè)所需專業(yè)知識(shí)和操作技能為著眼點(diǎn)，著重講解應(yīng)用型人才培養(yǎng)所需的技能。理論講解簡(jiǎn)單實(shí)用，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化實(shí)際操作訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識(shí)和職業(yè)能力。讓學(xué)生學(xué)而有用，學(xué)而能用。以學(xué)生為本，緊緊抓住學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的動(dòng)力點(diǎn)，并充分考慮學(xué)生的認(rèn)知過程，結(jié)合不同的工程實(shí)例深入淺出地進(jìn)行講解，案例分析和習(xí)題設(shè)置注重啟發(fā)性，強(qiáng)調(diào)鍛煉學(xué)生的思維能力和運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

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