Practical Quantum Mechanics II (Grundlehren der mathematischen Wissenschaften) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Siegfried Flügge

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:1987-04-01

价格:USD 90.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540052777

丛书系列:

图书标签:

量子力学
数学物理
量子信息
希尔伯特空间
算符理论
散射理论
相对论量子力学
量子场论
数学基础
物理学

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具体描述

量子力学概论：从基础到前沿本书旨在为读者提供一个全面而深入的量子力学导论。我们将从量子力学的基本原理出发，循序渐进地探讨其核心概念、数学框架以及在各个物理领域的广泛应用。本书的受众对象包括对物理学有一定基础的本科生、研究生以及希望系统学习量子力学理论的研究人员。我们力求在保持严谨性的同时，用清晰易懂的语言阐述复杂的概念，并通过丰富的例子和习题帮助读者巩固理解。第一部分：量子力学的基石本部分将奠定读者对量子力学基本思想的认识。我们将从经典物理的局限性出发，引出量子力学产生的历史背景和关键实验证据，例如黑体辐射、光电效应和原子光谱。量子概念的起源：探讨普朗克的量子假说如何解释黑体辐射，以及爱因斯坦利用光量子解释光电效应的革命性贡献。我们将详细分析光子概念的提出，以及它如何挑战经典的波动-粒子二象性。波粒二象性：深入阐述德布罗意的物质波理论，以及戴维孙-革末实验如何证实电子的波动性。我们将讨论这一核心概念对理解微观粒子行为的意义，并引入量子力学描述粒子状态的基本工具——波函数。不确定性原理：详细介绍海森堡不确定性原理，并从数学上推导其形式。我们将通过具体例子，如粒子在无限深势阱中的运动，来阐释不确定性原理在测量精度上的根本限制，以及它对粒子行为的深刻影响。量子态的描述：引入量子力学的基本数学框架。我们将介绍狄拉克符号（bra-ket notation），以及如何用矢量来表示量子态。线性代数在量子力学中的核心地位将被充分强调，包括向量空间、线性算符、本征值和本征态等概念。薛定谔方程：这是量子力学的核心动力学方程。我们将分别介绍含时薛定谔方程和定态薛定谔方程，并解释它们在描述量子系统演化和求能量本征态上的作用。我们将讨论其数学性质，如守恒律和叠加原理。第二部分：基本模型与求解方法本部分将通过分析一些典型的、可精确求解的量子系统，让读者掌握量子力学的基本求解方法和其所揭示的物理现象。一维势阱模型：无限深势阱：详细分析粒子在一维无限深势阱中的能级量子化，以及其对应的波函数。我们将计算能级间隔，并讨论其在理解原子和分子结构中的类比意义。有限深势阱：探讨粒子在有限深势阱中的行为，包括能量本征值范围的变化，以及隧穿效应的可能性。谐振子模型：详细推导量子谐振子的哈密顿量，并求解其能量本征值谱。我们将介绍产生-湮灭算符方法，并比较其与直接求解薛定谔方程的优劣。量子谐振子在描述分子振动、声子等领域的重要性将被强调。中心力场问题：角动量算符：引入角动量算符的概念，并推导其对易关系。我们将讨论角动量量子化，以及其在描述原子核和电子自旋上的重要性。氢原子模型：详细求解氢原子哈密顿量，并推导出其能量本征值（里德堡公式）和对应的波函数（原子轨道）。我们将深入分析主量子数、角量子数和磁量子数对原子光谱的决定性作用，以及电子的轨道角动量和自旋角动量。散射理论：介绍量子散射的基本概念，包括散射截面、微分散射截面等。我们将讨论 Born 近似法，并分析其在研究粒子相互作用中的应用。第三部分：多粒子系统与近似方法当系统包含多个相互作用的粒子时，精确求解变得非常困难。本部分将介绍处理多粒子系统和复杂系统的近似方法。全同粒子与泡利不相容原理：详细阐述全同粒子的概念，如玻色子和费米子。我们将深入讨论泡利不相容原理，并分析其在原子结构、电子在固体中的分布（费米能）等方面的关键作用。微扰理论：非简并情况下的定态微扰理论：详细推导非简并情况下的能量和波函数的一级和二级微扰公式。我们将通过原子光谱中塞曼效应的简单分析，来说明微扰理论的应用。退化情况下的定态微扰理论：介绍退化情况下的微扰理论，并讨论其在处理能量简并系统时的特殊性。含时微扰理论：介绍含时微扰理论，并推导费米黄金定则。我们将讨论其在计算跃迁概率，如光吸收和发射过程中的重要性。变分法：介绍变分法的原理，并通过实际例子（如氦原子）说明如何利用它来估算基态能量。 WKB 近似：介绍 WKB 近似法，并讨论其在处理慢变势场中的应用，例如在核物理中的隧穿效应。第四部分：量子力学的前沿与应用本部分将拓展读者的视野，介绍量子力学在现代物理学中的一些重要应用和前沿领域。自旋及其在原子结构中的作用：深入讨论电子的内禀属性——自旋。我们将介绍自旋的量子化特性，以及如何用自旋算符来描述它。自旋-轨道耦合将作为自旋在原子结构中重要影响的例子进行讨论。全同粒子系统（进阶）：进一步探讨多电子原子（如锂、钠等）的结构，引入 Hartree-Fock 方法的思想，以及如何描述电子在原子中的排布。量子统计力学简介：简要介绍量子统计力学，包括玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计，并探讨其在描述宏观量子现象中的作用，例如液氦的超流性。量子信息与量子计算概述：这是一个蓬勃发展的领域。我们将初步介绍量子比特（qubit）的概念，叠加态和纠缠态，以及量子算法（如 Shor 算法和 Grover 算法）的基本思想。这将为读者了解未来科技的发展方向提供基础。量子场论初步概念：简要介绍量子场论的思想，以及它如何统一量子力学和狭义相对论，从而描述基本粒子和相互作用。虽然不深入，但旨在为读者打开一扇通往更深层理论的大门。学习建议：本书的每一个章节都包含了丰富的概念、数学推导和物理图像。我们鼓励读者在学习过程中： 1. 勤于思考：对于每一个物理概念，尝试用自己的话来解释，并思考它与经典物理的联系与区别。 2. 动手演算：积极完成书中的例题和课后习题。通过亲自动手推导，能够加深对数学公式的理解，并熟练掌握求解方法。 3. 联系实际：了解量子力学是如何解释自然界中的各种现象，例如原子光谱、激光、半导体等。 4. 保持好奇：量子世界充满奇妙，保持对未知的好奇心，将是探索量子力学深层奥秘的最佳动力。本书的编写旨在为读者构建一个坚实的量子力学知识体系，使其能够更好地理解现代物理学的发展，并为进一步深入研究打下坚实的基础。