The Chemistry of Nanomaterials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:Rao, C. N. R./ Muller, Achim/ Cheetham, A. K.

出品人:

页数:550

译者:

出版时间:2004-04-09

价格:USD 525.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527306862

丛书系列:

图书标签:

• 纳米材料
• 化学
• 纳米技术
• 材料科学
• 纳米化学
• 材料化学
• 化学工程
• 纳米结构
• 表面化学
• 固态化学

《量子力学基础与应用》 书籍简介 本书系统性地阐述了量子力学的基本原理、数学框架及其在现代物理学和工程技术中的广泛应用。全书内容组织严谨，逻辑清晰，旨在为物理、化学、材料科学及相关工程领域的本科生、研究生以及研究人员提供一个全面而深入的量子力学入门与进阶指南。 第一部分：量子力学的基本概念与数学基础 本部分首先追溯了经典物理学在解释微观现象（如黑体辐射、光电效应和原子光谱）时遇到的困难，从而引出量子化的必要性。 第一章：从经典到量子的飞跃 详细讨论了普朗克对黑体辐射的解释，爱因斯坦的光量子假说，以及玻尔的原子模型。重点分析了这些早期模型如何引入能量量子化和波粒二象性的概念，为建立完整的量子理论奠定思想基础。 第二章：波函数与薛定谔方程 这是全书的核心数学基础。引入波函数 $Psi(mathbf{r}, t)$ 作为描述量子态的完备工具，并阐述其概率诠释（玻恩定则）。本书详尽推导了定态薛定谔方程和含时薛定谔方程，并讨论了算符、本征值和本征函数在描述可观测物理量中的作用。特别强调了线性叠加原理的物理意义。 第三章：一维势场中的量子力学 通过一系列经典的一维模型来巩固对薛定谔方程的求解能力。包括：无限深势阱（粒子在盒中）如何导出能级离散化，有限深势阱和势垒的量子隧穿效应的精细分析，以及谐振子（量子简谐振动子）的精确解及其在量子场论和固体物理中的重要性。对隧穿效应的讲解侧重于其在扫描隧道显微镜和半导体器件中的实际意义。 第二章：线性代数与狄拉克符号 引入狄拉克符号（Bra-Ket Notation）——$langlepsi|phi angle$ 和 $|psi angle$。本书认为这是描述量子态最简洁、最强大的数学语言。详细讲解了希尔伯特空间、线性算符的厄米共轭、对易关系，以及如何使用矩阵表述来处理有限维量子系统（如自旋）。 第二部分：三维系统与角动量理论 本部分将理论扩展到更具物理现实意义的三维空间，并深入探讨了量子力学的关键特性——角动量。 第五章：三维空间的薛定谔方程与氢原子 详细推导了三维空间中势能依赖于距离的薛定谔方程（如库仑势）。通过球坐标下的分离变量法，严格求解了氢原子问题，导出了量子数 $n, l, m_l$ 的物理意义，并解释了能级的简并性。对电子轨道形状（球谐函数）的讨论配有详尽的图示。 第六章：角动量理论 区分了轨道角动量 $mathbf{L}$ 和自旋角动量 $mathbf{S}$。系统地阐述了角动量算符的对易关系 $[hat{L}_x, hat{L}_y] = ihbar hat{L}_z$，以及 $hat{L}^2$ 和 $hat{L}_z$ 的共同本征态。自旋的引入被视为一种纯粹的量子力学现象，通过泡利不相容原理将其与多电子原子结构联系起来。 第七章：全同粒子与泡利不相容原理 讨论了费米子和玻色子的区分，以及波函数必须满足的对称性或反对称性要求。重点阐述了泡利不相容原理在解释元素周期表结构和费米子简并压力中的核心作用。 第三部分：近似方法与高级主题 本部分着重介绍了解析求解困难时常用的近似计算方法，并触及了量子力学在更前沿领域中的应用。 第八章：时不变微扰理论 这是处理复杂系统中能量和波函数修正的标准工具。详细推导了一阶和二阶的能量修正公式，以及近简并情况下的处理方法。内容涵盖了恒定外场对原子能级的Stark效应分析。 第九章：含时微扰理论与辐射跃迁 专注于处理系统随时间演化的微扰，特别是电磁场作用下的原子跃迁。导出了费米黄金定则（Fermi's Golden Rule），用以计算吸收和自发辐射的几率，将量子理论与实验光谱数据紧密联系起来。 第十章：散射理论 介绍了描述粒子间相互作用的散射截面概念。重点讲解了波恩近似及其适用范围，以及相位差法在高能和低能散射中的应用，用于确定势场的细节。 第十一章：相对论性量子力学简介 简要介绍了狭义相对论与量子力学结合的必要性，导出了克莱因-戈登方程（Klein-Gordon Equation）并分析了其固有的负概率密度问题，进而引出狄拉克方程（Dirac Equation）的结构，展示了其如何自然地预言了反物质的存在。 附录： 包含详细的数学工具回顾，如勒让德方程、拉盖尔方程的求解，以及常用积分公式。 本书特色： 本书的特点在于平衡了理论的严谨性与应用的直观性。每一个核心概念的引入都伴随着具体的物理实例，如量子霍尔效应的初步探讨、激光基本原理中受激辐射的量子描述，以及在固体能带结构形成中的应用背景。例题设计丰富，从基础的代数运算到复杂的微扰计算均有覆盖，旨在培养读者独立分析和解决量子力学问题的能力。本书力求使读者不仅掌握“如何计算”，更能深刻理解“为什么这么计算”背后的物理图像。

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