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页数:175

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出版时间:2006-7

价格:16.00元

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isbn号码:9787117068307

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• 物理化学
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《量子力学基础与前沿应用》 内容简介： 本书旨在深入剖析量子力学的核心概念、数学框架及其在现代科学技术中的广泛应用。我们致力于构建一个清晰、严谨且富有启发性的学习路径，带领读者从经典物理学的局限性出发，逐步理解量子世界的基本规律。本书不仅关注理论的完整性，更强调知识的实际可操作性和前沿性，力求为有志于投身量子科技研究与开发的学子和研究人员提供坚实的理论基础和开阔的视野。 第一部分：量子力学的基石 本部分将从历史溯源和基本概念入手，为读者建立对量子力学的直观认识。 第一章：量子现象的诞生与早期理论 我们将回顾黑体辐射问题、光电效应和原子光谱的实验发现，探讨这些现象如何挑战了经典物理学的解释能力。 深入讲解普朗克的量子假设、爱因斯坦的光量子假说，以及玻尔原子模型的成功与局限。 介绍德布罗意物质波理论，以及其对波粒二象性的统一解释。 通过分析这些历史性突破，帮助读者理解量子力学产生的必要性和革命性。 第二章：量子力学的数学形式——波函数与薛定谔方程 本章将详细阐述波函数的物理意义，包括其概率幅解释（玻恩定则）。 系统介绍薛定谔方程（定态和非定态），解释其作为量子力学基本动力学方程的重要性。 推导并讲解波函数的性质：归一化、正交性、完备性。 引入算符的概念，解释其在量子力学中的作用，包括位置、动量、能量（哈密顿量）等基本算符。 讲解本征值和本征函数的概念，以及它们与可观测量测量值的关系。 通过求解简单一维势阱（无穷深、有限深）和量子谐振子模型，使读者掌握薛定谔方程的应用方法，并理解量子化能级的概念。 第三章：量子力学的基本原理与叠加态 本章将深入探讨量子力学的几个核心原理。 叠加原理： 详细讲解量子态的叠加性，以及叠加态的物理含义，并以双缝干涉实验为例进行说明。 测量问题与波函数坍缩： 讨论量子测量过程中波函数坍缩的不可逆性，以及由此引发的哲学讨论（如哥本哈根解释）。 不确定性原理： 严谨推导海森堡不确定性原理，并解释其在不同物理可观测量对上的普适性，强调其作为量子力学基本特征的重要性。 量子态的演化： 讲解态叠加的演化过程，以及与经典轨迹演化的根本区别。 第二部分：量子力学的深入理论与方法 本部分将进一步深化对量子力学理论的理解，并介绍更强大的数学工具和理论框架。 第四章：角动量及其在量子力学中的应用 详细介绍量子力学中的角动量算符，包括轨道角动量和自旋角动量。 讲解角动量算符的对易关系，以及由此导出的角动量量子化和本征值。 引入球谐函数作为三维势能问题（如氢原子）的角向归一化函数。 深入分析氢原子模型：求解氢原子的薛定谔方程，推导其能级结构、电子轨道和量子数（主量子数、角量子数、磁量子数）。 讨论电子自旋及其对原子结构和光谱的影响。 第五章：全同粒子与泡利不相容原理 介绍量子力学中全同粒子的概念，以及全同粒子波函数必须满足的对称性（玻色子）或反对称性（费米子）。 详细阐述泡利不相容原理，解释其在多电子原子结构、恒星结构和固体物理中的关键作用。 讲解电子壳层结构、原子光谱的精细结构以及旋轨耦合等现象。 第六章：微扰理论与近似方法 在许多实际问题中，精确求解薛定谔方程变得困难。本章介绍常用的近似方法。 非简并定态微扰理论： 详细推导一阶和二阶微扰修正，并应用其解释原子光谱中的精细结构、超精细结构等。 简并定态微扰理论： 介绍处理简并能级的方法。 变分法： 讲解利用变分原理求解基态能量的近似方法。 WKB近似： 介绍在半经典条件下近似求解薛定谔方程的方法，特别是在势垒穿透问题中的应用。 第七章：散射理论基础 本章将引入散射理论，用于描述粒子在势场作用下的行为。 介绍散射截面、微分散射截面等概念，以及它们与粒子散射强度的关系。 讲解Born近似及其应用，用于近似计算散射振幅。 介绍相移法，这是散射理论中一种重要的解析方法。 通过简单例子，如球对称势场的散射，说明散射理论的应用。 第三部分：量子力学的前沿应用与发展 本部分将聚焦于量子力学在当代科技领域的最新进展和未来展望。 第八章：量子信息科学导论 量子比特（Qubit）： 介绍量子比特的概念，以及其与经典比特的根本区别（叠加态和纠缠态）。 量子门与量子电路： 讲解基本的量子逻辑门（如Hadamard门、CNOT门）及其作用，介绍量子电路的设计原理。 量子纠缠： 深入探讨量子纠缠的性质，如贝尔不等式和EPR佯谬，以及其在量子通信和计算中的应用潜力。 量子算法： 简要介绍著名的量子算法，如Shor算法（因子分解）和Grover算法（搜索），及其在解决经典计算难题上的优势。 量子通信： 探讨量子密钥分发（QKD）的原理和意义，以及其在信息安全领域的革命性潜力。 第九章：凝聚态物理中的量子效应 固体能带理论： 运用量子力学解释固体材料的能带结构，区分导体、绝缘体和半导体的性质。 量子霍尔效应： 介绍外加磁场下二维电子系统表现出的量子化霍尔电导，及其与拓扑物理学的联系。 超导与超流： 探讨低温下某些物质表现出的零电阻和无粘滞流动现象，并介绍其背后的量子机制（如BCS理论）。 量子点与纳米结构： 讨论尺寸效应如何导致纳米材料表现出独特的量子特性，及其在光电器件等领域的应用。 第十章：量子场论简介与粒子物理 场量子化： 介绍将经典场（如电磁场）量子化的基本思想，以及其在描述基本粒子和相互作用中的作用。 量子电动力学（QED）： 阐述QED作为描述光与物质相互作用的最精确理论之一，其核心概念和实验验证。 标准模型与基本粒子： 简要介绍粒子物理学标准模型，包括夸克、轻子、规范玻色子等基本粒子，以及它们之间的强、弱、电磁相互作用。 量子引力： 展望量子力学与广义相对论的统一，介绍弦理论、圈量子引力等前沿研究方向。 第十一章：量子模拟与新型量子技术 量子模拟器： 介绍利用可控的量子系统来模拟其他复杂量子系统的概念，以及其在材料科学、化学反应模拟等领域的应用。 原子分子光学： 探讨利用激光冷却和囚禁技术来精确控制原子和分子，并用于精密测量和量子信息处理。 量子退火： 介绍一种用于解决优化问题的量子计算方法。 生物系统中的量子效应： 探讨量子力学在生物过程（如光合作用、酶催化）中的潜在作用。 本书的特色： 循序渐进的知识体系： 从基本概念到复杂应用，逻辑清晰，层层递进。 严谨的数学推导与直观的物理解释相结合： 既强调理论的精确性，也注重物理图像的建立。 丰富的例题与习题： 帮助读者巩固所学知识，提升解题能力。 关注前沿进展： 介绍量子信息、量子计算等领域的最新研究成果和发展趋势。 多学科交叉的视角： 展现量子力学在物理、化学、材料、信息等领域的广泛影响。 本书适合作为高等院校物理学、化学、材料科学、电子工程等专业本科生和研究生的教材或参考书，同时也是对量子力学感兴趣的广大科研工作者和工程师的理想读物。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解量子世界的奥秘，并为未来在量子科技领域的探索奠定坚实的基础。

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这本书简直是物理化学学习的“救星”！我最近在啃这门课的时候，感觉自己像是在迷宫里打转，公式推导层出不穷，概念又抽象得让人头大。手边那本厚厚的教材看得我眼花缭乱，根本不知道从何下手才能真正理解那些核心原理。直到我拿到了这本学习指导，简直像是找到了失落的宝藏。它不是简单地罗列公式，而是像一位经验丰富的老教授，耐心地将那些晦涩难懂的理论用清晰、直观的方式层层剥开。尤其让我印象深刻的是，它对热力学第一、第二定律的阐述，不再是干巴巴的数学表达式，而是结合了大量的实例和生动的比喻，让我瞬间领悟了“熵增”的真正含义。那种豁然开朗的感觉，是教科书里绝对体会不到的。它真的能把“是什么”变成“为什么会这样”，让我对这门学科产生了前所未有的兴趣，那种被复杂知识体系驯服的成就感，真是太棒了。

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我必须承认，我是一个对抽象概念接受度很低的学习者，尤其是涉及到平衡态和非平衡态的过渡问题时，我常常感到思维停滞。但这本书，成功地将物理化学这门看似冷冰冰的学科，注入了一股“生命力”。它不是高高在上地阐述原理，而是像一个热情的伙伴，不断地引导你进行思考和探索。我特别喜欢其中一些对历史背景的简短介绍，比如某个理论是如何在实验的推动下被修正和完善的，这让整个学科的学习过程不再是孤立的知识点积累，而是变成了一部不断发展的科学史诗。这种学习体验，让我从一个被动接受知识的学生，转变成了一个主动探索者。它激发了我对学科深层意义的探究欲望，让我明白，物理化学不仅仅是考试的工具，更是理解物质世界运行方式的钥匙。这种深刻的触动，是任何一本单纯的题库或笔记所无法给予的。

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我对化学物理的理解，一直停留在微观粒子和宏观现象之间的模糊连接上。量子力学和统计力学部分，更是让我望而生畏，感觉自己永远无法真正把握住那些概率和波函数。然而，这本书在处理这些高阶内容时，展现出了一种惊人的平衡感。它没有为了追求数学的严谨性而牺牲掉读者的接受度，反而用非常巧妙的方式，将复杂的数学工具与它们所描述的物理实在联系起来。例如，对于玻尔兹曼分布的解释，它不是直接抛出复杂的积分形式，而是先从宏观热平衡的直觉出发，一步步导向微观的能级占据概率，这种循序渐进的构建过程，极大地降低了理解的门槛。它让你感觉到，那些看似高深的理论，其实是人类对自然规律的合理推演，而不是凭空想象出来的公式堆砌。这本指导书，成功地把我从“死记硬背”的泥潭里拉了出来，让我开始“思考”这些概念背后的逻辑。

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这本书的排版和设计，简直是强迫症患者的福音！我是一个非常注重视觉体验的人，如果一本书看起来杂乱无章，我连翻开的欲望都没有。这本学习指导在布局上做得非常专业和人性化。重点内容使用了清晰的边框和不同的字重来强调，关键的图表清晰明了，即便是那些复杂的相图和能级图，也经过了优化处理，颜色对比度适中，标注清晰到最小的细节。更值得称赞的是，它在章节末尾设置的“自测清单”和“易混淆概念辨析”部分，简直是为考前复习量身定制的工具。我只需要快速浏览这些对比表格，就能迅速激活记忆，把那些经常混淆的概念（比如吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能的适用条件）在脑中立刻区分开来。这种高效的学习辅助工具，大大缩短了我复习的时间，让我能把精力集中在更难啃的知识点上。

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老实说，我对这种“学习指导”类的书籍向来是持保留态度的，总觉得它们不过是把教材里的重点划出来，换个排版而已，对真正解决疑难杂症没什么实质帮助。但是这本，彻底颠覆了我的看法。它最厉害的地方在于它对解题步骤的“庖丁解牛”式的拆解。很多时候，我们知道公式，但就是卡在应用的那一步——该用哪个方程？变量如何代换？误差在哪里控制？这本书简直就是为解题而生的“实战手册”。它不像教材那样只提供标准解法，而是会告诉你“如果遇到这种情况，你应该优先考虑A方法，但要注意B陷阱”。读起来就像是跟着一位顶级助教在旁边实时指导，每一步的逻辑推导都考虑得极其周全。我把之前做错的几道经典难题重新用它提供的方法梳理了一遍，竟然发现自己之前思维的盲区在哪里。这种从理论到实践的无缝衔接，极大地提升了我的应试能力和对知识的灵活运用能力。

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