《量子力學(xué)基礎(chǔ)教程》是根據(jù)量子力學(xué)課程教學(xué)要求而編寫的教材,在著重介紹量子力學(xué)的基本思想和基本方法的同時,強調(diào)了內(nèi)容的簡潔性與一致性。全書分為3個部分,共8章。第1部分介紹量子力學(xué)中常用的數(shù)學(xué)知識,包括矢量、算符及正交變換;第2部分介紹量子力學(xué)的基本假設(shè)、思想及相關(guān)物理背景;第3部分則討論量子力學(xué)基本原理在一些典型問題上的應(yīng)用及發(fā)展,包括薛定諤方程、近似方法、自旋及全同性。
《量子力學(xué)基礎(chǔ)教程》可作為非理論物理專業(yè)類的本科生教材,也可供數(shù)學(xué)類、電子類、計算機類等其他專業(yè)師生了解量子力學(xué)使用。
作為物理學(xué)基礎(chǔ)理論支柱之一的量子力學(xué),在很多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用,其思想、觀念與方法對人類社會的影響是深遠的,而且這種影響還在與日俱增。對于物理類專業(yè)的學(xué)生,量子力學(xué)是必修課程;而對于非物理類專業(yè)的學(xué)生,了解量子力學(xué)的基本思想與理論是幫助他們提高科學(xué)素養(yǎng)、開闊人生視野的重要途徑。
量子力學(xué)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)成了一門體系嚴(yán)密、內(nèi)容宏大,甚至可以說包羅萬象的學(xué)科,因此任何一本書都不可能照顧到量子力學(xué)的方方面面,必然有所取舍與側(cè)重,尤其對于一部教材來說更是如此。雖然已經(jīng)有眾多優(yōu)秀且經(jīng)典的量子力學(xué)專著與教材,但在學(xué)時、內(nèi)容或敘述風(fēng)格等方面不一定適合自己的教學(xué)任務(wù)。編寫本書的主要目的是在保留量子力學(xué)基本原理與思想的前提下,盡量簡化,突出重點,并使前后敘述簡明扼要、邏輯清晰。為了使學(xué)生易于理解,特意增加了線性矢量空間的相關(guān)內(nèi)容,并將其與算符、表象變換合在一起作為數(shù)學(xué)預(yù)備知識,同時刪除了部分較難或較常見的內(nèi)容,如經(jīng)典物理學(xué)和早期量子論的回顧、角動量的耦合及粒子的散射,也沒有涉及量子力學(xué)的一些前沿問題,如量子計算、波函數(shù)相位等。全書以態(tài)矢量、算符和力學(xué)量為核心概念,以量子力學(xué)五大公設(shè)為敘述起點.兼顧數(shù)學(xué)計算技巧與物理解釋,以保證整體風(fēng)格的簡明性與統(tǒng)一性,同時力求淺顯易懂。另外,書中也采用了許多常見的典型習(xí)題作為例題,以幫助學(xué)生掌握必要的計算技巧。
本書在編寫過程中不可避免地參考了目前國內(nèi)外一些流行的優(yōu)秀書籍,在此謹(jǐn)表敬意,特別是周世勛的《量子力學(xué)教程》、蘇汝鏗的《量子力學(xué)》、H.Clark的《量子力學(xué)入門教程》以及R.Shankar的《量子力學(xué)原理》。其他一些參考書目列于書后的參考文獻之中,此處就不一一列舉了。
全書由王波主編,金葉、張喜花協(xié)助校對編寫完成。由于時間及作者水平所限,書中難免會有不妥或錯誤之處,懇請讀者批評指正。
本書出版受到重慶理工大學(xué)理學(xué)院重慶市數(shù)學(xué)重點學(xué)科建設(shè)經(jīng)費以及重慶理工大學(xué)教務(wù)處專業(yè)核心課程建設(shè)經(jīng)費資助。特此感謝!
第1章 緒論
1.1 三個問題
1.2 量子力學(xué)發(fā)展簡要歷程
習(xí)題
第2章 線性矢量空間基礎(chǔ)知識
2.1 矢量/向量
2.2 線性矢量空間的定義
2.3 矢量空間中矢量的表示
2.4 矢量空間的維數(shù)
2.5 n維空間的基
2.6 矢量的運算
2.7 內(nèi)積空間
2.8 施密特方法
2.9 矢量空間的完備性與封閉性
2. 10兩個不等式
2. 11希爾伯特空間
習(xí)題
第3章 算符及其基本性質(zhì)和運算
3.1 算符的定義及其基本性質(zhì)
3.2 算符的矩陣表示
3.3 算符的本征值問題
3.4 厄米算符的本征值問題
3.5 厄米算符在不同對易關(guān)系下的本征值問題
習(xí)題
第4章 基矢量的變換及矢量、算符的變換
4.1 正交變換
4.2 矢量的變換
4.3 算符的變換
4.4 幺正變換的主要性質(zhì)
4.5 矩陣的對角化
4.6 幺正算符
習(xí)題
第5章 量子力學(xué)的物理基礎(chǔ)
5.1 量子力學(xué)的實驗基礎(chǔ)
5.2 量子力學(xué)的基本觀念
5.3 量子力學(xué)的基本假設(shè)
習(xí)題
第6章 Schrodinger方程的應(yīng)用
6.1 概率流密度矢量
6.2 定態(tài)薛定諤方程
6.3 自由粒子的波函數(shù)
6.4 一維無限深方勢阱
6.5 線性諧振子
6.6 一維方形勢壘
6.7 中心力場下的二體問題
6.8 力學(xué)量期望值隨時間的變化
習(xí)題
第7章 近似方法
7.1 變分法
7.2 微擾理論
7.3 含時微擾
習(xí)題
第8章 粒子的自旋與全同性
8.1 自旋與自旋算符
8.2 簡單塞曼效應(yīng)
8.3 全同粒子
習(xí)題
參考文獻