Quantum Mechanic For Engineering

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出版者:Prentice Hall
作者:Herbert Kroemer
出品人:
页数:639
译者:
出版时间:1994-03-17
价格:USD 122.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780137470983
丛书系列:
图书标签:
  • 量子力学
  • 工程应用
  • 物理学
  • 量子力学
  • 固体物理
  • 材料科学
  • 纳米技术
  • 电子工程
  • 光学
  • 计算物理
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具体描述

For Quantum Mechanics courses in departments of electrical engineering, materials science, and physics. This book is designed to meet the changing quantum mechanics needs of general and applied physicists in such areas as solid state research, quantum electronics, materials science, etc. It recognizes that these needs go significantly beyond most elementary texts, and at the same time have become sufficiently distinct from the traditional advanced treatment of quantum mechanics.

《现代工程中的量子现象与应用》 本书深入探讨了那些深刻改变了现代工程领域,并塑造我们未来技术格局的量子力学原理。它并非一本纯粹的理论教材,而是聚焦于量子力学如何以其反直觉但又至关重要的概念,在从微观粒子到宏观系统的各个层面,催生出革新性的工程解决方案。 核心内容涵盖: 量子叠加与纠缠在计算与通信中的突破: 书籍将详细阐述量子比特(qubits)如何利用叠加态存储并处理远超经典比特的信息量,从而为量子计算的可能性铺平道路。我们将深入分析量子纠缠的独特性质,以及它如何在量子通信中实现理论上不可破解的安全加密,为构建下一代安全网络提供理论基础。 量子隧穿效应在纳米器件中的驱动作用: 读者将了解到,在微观尺度下,粒子并非总是遵循经典路径,而是能够“隧穿”过能量势垒。这一看似奇异的现象,在半导体器件、扫描隧道显微镜(STM)以及新型电子元件的设计中扮演着至关重要的角色。本书将解析隧穿效应如何使得更小、更快、更节能的器件成为可能。 量子态操控与精密测量: 书籍将重点介绍如何通过精确控制粒子的量子态,实现前所未有的测量精度。例如,在原子钟、高精度传感器以及量子成像等领域,量子态的敏感性被巧妙地加以利用,以超越经典方法的极限。我们将探讨光与物质相互作用中的量子效应,以及它们在这些高精度应用中的实现方式。 固态物理中的量子力学: 固体材料的宏观性质,如导电性、磁性和光学特性,很大程度上源于其内部电子的量子行为。本书将详细介绍能带理论、晶格振动(声子)的量子化以及电子在周期势场中的运动,从而解释为何某些材料具有导电性,而另一些则绝缘。这些知识对于材料科学、半导体工程以及新能源技术的发展至关重要。 量子光学与光电子学: 光子作为量子化的电磁波,其行为在光学工程中展现出独特的量子特性。本书将探讨激光器的工作原理,光子探测器的量子效率,以及光子晶体等结构如何通过量子效应调控光的传播。这将为光通信、光计算以及新型显示技术提供深入的理解。 量子化学与材料设计: 分子和化学键的形成与断裂,本质上是量子力学相互作用的结果。本书将介绍量子化学的基本概念,如薛定谔方程在分子体系中的应用,电子轨道理论,以及如何利用量子计算模拟化学反应,从而加速新材料的发现与设计,例如催化剂、药物分子以及功能性高分子。 量子退相干与工程挑战: 尽管量子现象充满潜力,但其脆弱性也带来了巨大的工程挑战。本书将深入探讨量子退相干(decoherence)现象,即量子态与环境的相互作用导致其丧失量子特性的过程。我们将分析各种退相干的来源,以及工程师们为了保护量子态、实现稳定可靠的量子系统所采取的策略,例如量子纠错码和隔离技术。 前沿研究与未来展望: 书籍的最后部分将聚焦于当前量子工程领域最前沿的研究方向,包括量子模拟器在复杂系统研究中的应用,拓扑量子计算的最新进展,以及量子传感器的多样化发展。我们将展望量子技术在人工智能、药物研发、气候建模以及基础科学探索等领域的未来影响,为读者勾勒出一幅波澜壮阔的量子工程发展蓝图。 本书旨在为拥有工程背景的读者提供一个扎实且深入的量子力学视角,帮助他们理解并掌握那些正在重塑工程实践的量子原理。通过对量子现象的细致解析,以及它们在具体工程应用中的生动展示,读者将能够跳出经典物理的框架,以全新的思维方式去理解和解决复杂的工程问题,并为未来技术的创新贡献力量。本书将是一本不可多得的,连接量子理论与工程实践的桥梁。

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读后感

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**第二段评价:** 说实话,我买这本书是抱着试一试的心态,毕竟市面上很多“面向工程”的量子力学书籍,最后还是把我们引向了纯理论的深渊。但这次真的赌对了。这本书的数学推导过程极其严谨,但其严谨性是建立在清晰的物理基础之上的,而不是为了炫技。作者对于算符代数和线性代数的运用,拿捏得恰到好处,既保证了理论的完备性,又不会让初学者迷失在复杂的矩阵运算中。特别是关于微扰论的章节,处理得尤为出色。它不仅详细解释了时间无关和时间相关的微扰理论,还非常务实地展示了如何用它来估算半导体异质结中的能级移动,或者计算激光与物质相互作用的微小效应。这种将高深理论转化为实际可操作工具的转化能力,是这本书最核心的价值所在。读完后,我感觉自己手中的计算工具箱里,多了一套处理微观尺度问题的强大装备,这在我的日常设计工作中,是前所未有的信心来源。

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**第五段评价:** 这本书的后半部分,关于量子信息和计算的引入,是真正让我眼前一亮的亮点。很多同类书籍要么完全跳过这些新兴领域,要么只是蜻蜓点水式地提一下,但这本书却用了好几个章节的篇幅,非常扎实地介绍了量子比特、量子门操作以及布洛赫球的几何解释。作者非常聪明地将这些前沿概念,与经典的数字逻辑门(如NOT门、XOR门)进行了类比,这对于习惯了二进制世界的工程师来说,提供了一个绝佳的认知桥梁。我尤其欣赏作者在讲解量子纠缠时,所采用的类比和数学工具,它既避免了过于复杂的张量积展开,又能准确传达纠缠态的非定域性特征。读完这部分内容,我感觉自己对未来技术的发展方向有了一种更清晰的把握,这本书不仅是巩固基础的工具书,更是一本指引未来工程探索方向的指南针。

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**第三段评价:** 我必须承认,这本书的深度是毋庸置疑的,但它并非那种高高在上、只适合研究人员阅读的著作。它的结构设计非常精妙,具有极佳的层次感和模块化特征。对于初学者,你可以专注于前几章介绍的基本概念、态矢量和算符,建立起对量子态的直观理解;而对于有一定基础的读者,可以直接跳到关于散射理论、角动量或相对论性量子力学导论的部分进行深入研读。我个人特别欣赏作者在处理“测量问题”时的那种克制和客观。他们没有试图给出“最终答案”,而是清晰地阐述了哥本哈根诠释的要点,以及像多世界理论等其他观点的工程启示,这促使读者进行更深层次的哲学和物理思考,而不是被动接受。这种开放性的讨论风格,让这本书的生命力大大延长,我确信在接下来的几年里,我还会不断地翻阅其中的特定章节来印证新的想法。

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**第一段评价:** 这本书的讲解方式简直是为我这种基础不太扎实的工科生量身定做的。我之前对量子力学那种抽象的概念一直感到头疼,读了好几本教材,感觉就像在啃一本天书。然而,这本书的作者似乎深谙我们工程背景读者的痛点,他们没有一上来就抛出那些令人望而生畏的数学公式,而是巧妙地将物理图像和工程应用场景紧密结合起来。比如,在讨论隧穿效应时,作者并没有只停留在薛定谔方程的求解上,而是立刻展示了扫描隧道显微镜(STM)的工作原理,以及这如何影响纳米器件的制造。这种“先看到甜头,再探究原理”的叙事结构,极大地激发了我的学习兴趣。更让我印象深刻的是,书中大量的插图和图解,简直是大师级的可视化作品,复杂的三维波函数和概率密度云图都变得清晰可辨,这对于我们这些习惯了直观图像的工程师来说,是莫大的帮助。读起来完全没有那种枯燥和压迫感,更像是在听一位经验丰富的导师在为你解析一个充满魅力的微观世界。

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**第四段评价:** 这本书的排版和印刷质量简直是教科书级别的典范,这对于长时间阅读物理书籍至关重要。纸张的质感很好,反光度适中,长时间盯着密集的公式和文字看,眼睛的疲劳感明显减轻了很多。更重要的是,公式的编号和引用系统做得非常人性化,当我需要回顾一个早期定义的符号或定理时,跳转非常顺畅,不像有些教材,引用起来就像在迷宫里找路。另外,书中穿插的“历史注脚”或“工程小贴士”也很有趣,它们不仅丰富了阅读体验,也帮助我们理解这些理论是如何一步步被接受和应用的。比如,关于泡利不相容原理的介绍后面,紧接着就是对材料科学中电子排布的详细讨论,这种叙事上的顺滑过渡,让我感觉知识点之间不是孤立的,而是一个有机整体。这本书的细节处理,真正体现了对读者的尊重。

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