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出版者:Wiley-VCH

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

出品人:

頁數:550

译者:

出版時間:2004-04-09

價格:USD 525.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9783527306862

叢書系列:

圖書標籤:

• 納米材料
• 化學
• 納米技術
• 材料科學
• 納米化學
• 材料化學
• 化學工程
• 納米結構
• 錶麵化學
• 固態化學

《量子力學基礎與應用》 書籍簡介 本書係統性地闡述瞭量子力學的基本原理、數學框架及其在現代物理學和工程技術中的廣泛應用。全書內容組織嚴謹，邏輯清晰，旨在為物理、化學、材料科學及相關工程領域的本科生、研究生以及研究人員提供一個全麵而深入的量子力學入門與進階指南。 第一部分：量子力學的基本概念與數學基礎 本部分首先追溯瞭經典物理學在解釋微觀現象（如黑體輻射、光電效應和原子光譜）時遇到的睏難，從而引齣量子化的必要性。 第一章：從經典到量子的飛躍 詳細討論瞭普朗剋對黑體輻射的解釋，愛因斯坦的光量子假說，以及玻爾的原子模型。重點分析瞭這些早期模型如何引入能量量子化和波粒二象性的概念，為建立完整的量子理論奠定思想基礎。 第二章：波函數與薛定諤方程 這是全書的核心數學基礎。引入波函數 $Psi(mathbf{r}, t)$ 作為描述量子態的完備工具，並闡述其概率詮釋（玻恩定則）。本書詳盡推導瞭定態薛定諤方程和含時薛定諤方程，並討論瞭算符、本徵值和本徵函數在描述可觀測物理量中的作用。特彆強調瞭綫性疊加原理的物理意義。 第三章：一維勢場中的量子力學 通過一係列經典的一維模型來鞏固對薛定諤方程的求解能力。包括：無限深勢阱（粒子在盒中）如何導齣能級離散化，有限深勢阱和勢壘的量子隧穿效應的精細分析，以及諧振子（量子簡諧振動子）的精確解及其在量子場論和固體物理中的重要性。對隧穿效應的講解側重於其在掃描隧道顯微鏡和半導體器件中的實際意義。 第二章：綫性代數與狄拉剋符號 引入狄拉剋符號（Bra-Ket Notation）——$langlepsi|phi angle$ 和 $|psi angle$。本書認為這是描述量子態最簡潔、最強大的數學語言。詳細講解瞭希爾伯特空間、綫性算符的厄米共軛、對易關係，以及如何使用矩陣錶述來處理有限維量子係統（如自鏇）。 第二部分：三維係統與角動量理論 本部分將理論擴展到更具物理現實意義的三維空間，並深入探討瞭量子力學的關鍵特性——角動量。 第五章：三維空間的薛定諤方程與氫原子 詳細推導瞭三維空間中勢能依賴於距離的薛定諤方程（如庫侖勢）。通過球坐標下的分離變量法，嚴格求解瞭氫原子問題，導齣瞭量子數 $n, l, m_l$ 的物理意義，並解釋瞭能級的簡並性。對電子軌道形狀（球諧函數）的討論配有詳盡的圖示。 第六章：角動量理論 區分瞭軌道角動量 $mathbf{L}$ 和自鏇角動量 $mathbf{S}$。係統地闡述瞭角動量算符的對易關係 $[hat{L}_x, hat{L}_y] = ihbar hat{L}_z$，以及 $hat{L}^2$ 和 $hat{L}_z$ 的共同本徵態。自鏇的引入被視為一種純粹的量子力學現象，通過泡利不相容原理將其與多電子原子結構聯係起來。 第七章：全同粒子與泡利不相容原理 討論瞭費米子和玻色子的區分，以及波函數必須滿足的對稱性或反對稱性要求。重點闡述瞭泡利不相容原理在解釋元素周期錶結構和費米子簡並壓力中的核心作用。 第三部分：近似方法與高級主題 本部分著重介紹瞭解析求解睏難時常用的近似計算方法，並觸及瞭量子力學在更前沿領域中的應用。 第八章：時不變微擾理論 這是處理復雜係統中能量和波函數修正的標準工具。詳細推導瞭一階和二階的能量修正公式，以及近簡並情況下的處理方法。內容涵蓋瞭恒定外場對原子能級的Stark效應分析。 第九章：含時微擾理論與輻射躍遷 專注於處理係統隨時間演化的微擾，特彆是電磁場作用下的原子躍遷。導齣瞭費米黃金定則（Fermi's Golden Rule），用以計算吸收和自發輻射的幾率，將量子理論與實驗光譜數據緊密聯係起來。 第十章：散射理論 介紹瞭描述粒子間相互作用的散射截麵概念。重點講解瞭波恩近似及其適用範圍，以及相位差法在高能和低能散射中的應用，用於確定勢場的細節。 第十一章：相對論性量子力學簡介 簡要介紹瞭狹義相對論與量子力學結閤的必要性，導齣瞭剋萊因-戈登方程（Klein-Gordon Equation）並分析瞭其固有的負概率密度問題，進而引齣狄拉剋方程（Dirac Equation）的結構，展示瞭其如何自然地預言瞭反物質的存在。 附錄： 包含詳細的數學工具迴顧，如勒讓德方程、拉蓋爾方程的求解，以及常用積分公式。 本書特色： 本書的特點在於平衡瞭理論的嚴謹性與應用的直觀性。每一個核心概念的引入都伴隨著具體的物理實例，如量子霍爾效應的初步探討、激光基本原理中受激輻射的量子描述，以及在固體能帶結構形成中的應用背景。例題設計豐富，從基礎的代數運算到復雜的微擾計算均有覆蓋，旨在培養讀者獨立分析和解決量子力學問題的能力。本書力求使讀者不僅掌握“如何計算”，更能深刻理解“為什麼這麼計算”背後的物理圖像。

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這本書在案例分析的選擇上，展現齣一種極端的偏科傾嚮，讓我感到非常睏惑。它花瞭幾乎三分之一的篇幅來深入探討某一種特定類型的高分子納米復閤材料——那種在生物醫學成像領域有一定前景，但實際應用前景極其有限的課題。作者似乎對這種材料情有獨鍾，詳細描述瞭其閤成、錶徵和初步測試的每一個細節，仿佛這是解決所有材料科學問題的鑰匙。然而，對於目前在工業界應用最為廣泛、商業化程度最高的幾種納米材料，比如碳納米管或石墨烯的規模化生産問題，這本書卻隻是輕描淡寫地提瞭一筆，將它們歸類為“技術成熟但缺乏新意的領域”。這種內容分配嚴重失衡，使得這本書的實用價值大打摺扣。我購買這本書的初衷是希望能獲得一個對當前納米材料領域全貌的概覽，但讀完之後，我得到的卻像是一本厚厚的、關於某個小眾愛好者的個人專題報告。它更像是一份充滿激情的研究報告，而不是一本麵嚮更廣泛受眾的、平衡的參考書。

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老實說，這本書的排版和圖錶設計簡直是一場災難，充滿瞭上世紀八十年代學術期刊的陳舊感。我翻開第一章時，幾乎要被那些密密麻麻、缺乏有效可視化的數據圖錶淹沒瞭。那些關於錶麵能的計算圖，如果不是我本身對這領域略有瞭解，根本無法分辨齣麯綫A和麯綫B到底有什麼本質區彆。更令人抓狂的是，作者似乎堅信冗長的腳注和大量引用的文獻列錶是其學術嚴謹性的體現，結果就是，每當你試圖理解一個核心概念時，你的視綫就會被強製拉到頁腳，去尋找那些似乎永遠也找不全的引用來源。這本書的內容本身，如果剝去那些華麗的辭藻和故作高深的論證，核心知識點其實可以被壓縮到原來篇幅的三分之一。我花瞭整整一個下午試圖弄懂其中關於“範德華力在多層結構中的異嚮性”的論述，結果發現，一個清晰的、帶有尺寸標注的示意圖完全可以解決的問題，作者卻用瞭整整三頁的數學推導來“證明”一個顯而易見的事實。讀這本書的過程更像是在清理一個堆滿瞭舊資料的閣樓，你必須耐心地撥開厚厚的灰塵，纔能偶爾發現一兩件有價值的古董。

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從語言學的角度來看，這本書的文本構建呈現齣一種非常奇特的、近乎晦澀的“語義疊加”現象。作者似乎熱衷於使用罕見或過時的科學術語，並且熱衷於將多個技術名詞用復雜的從句連接起來，創造齣冗長到令人窒息的句子。例如，一個描述電子態密度的變化，本可以用一個簡潔的數學函數來錶達，但作者卻構建瞭一個包含三個嵌入式從句和兩個限定詞修飾語的長句，讀完後我常常需要迴溯到句子的主乾部分纔能理解其基本含義。這種語言上的“過度設計”，非但沒有增強其科學的深度，反而築起瞭一道不必要的理解障礙。我甚至懷疑，作者是否真正理解瞭自己所使用的每一個復雜詞匯的精確內涵，還是僅僅將它們堆砌在一起，試圖營造一種深奧的氛圍。對於非英語母語的讀者來說，這本書的挑戰性是指數級增加的，因為它需要的不僅僅是專業知識的儲備，更是一種對復雜語境的超強解析能力，讓人感覺自己不是在閱讀科學著作，而是在破譯一份古老的、充滿密碼的文稿。

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這本書的敘事節奏簡直像坐過山車，完全沒有預料到作者會選擇這樣一種近乎詩意的、充滿瞭哲學思辨的方式來探討材料的宏觀與微觀世界的聯係。我原以為會是一本嚴謹的、教科書式的論述，專注於計算模型和實驗數據的堆砌，畢竟書名聽起來就帶著一股濃厚的理工科氣息。然而，書中大量的篇幅被用來描繪納米尺度的“不確定性”如何反過來塑造瞭我們對“確定性”的認知。作者仿佛是一位隱居的煉金術士，他沒有直接告訴你如何閤成某種特定的量子點，而是花瞭大量的筆墨去探討“尺度”本身的概念——它在不同的文化背景下意味著什麼，以及當我們把尺度縮小到十億分之一米時，我們原有的物理直覺是如何被顛覆的。那種感覺，就像是在一本物理學的導論中，突然穿插進去瞭一大段關於時間流逝和存在本質的討論。這本書的結構非常鬆散，章節之間的過渡常常讓人摸不著頭腦，時而深入到具體的晶格缺陷分析，時而又跳躍到對文藝復興時期藝術對“完美比例”追求的批判。對於期待快速獲取實用知識的讀者來說，這無疑是一次摺磨，但如果你願意沉浸在這種緩慢而深邃的氛圍中，它會為你打開一個全新的思考維度，讓你重新審視你所接觸到的每一個“材料”背後那層看不見的、由尺度決定的迷霧。

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這本書的行文風格，我隻能用“傲慢且自我中心”來形容。作者似乎深信自己是該領域唯一的真理持有者，對所有與其觀點相左的研究成果都采取瞭一種近乎輕衊的態度。在討論到特定催化劑的活性時，他僅僅用瞭一句“這是對早期，且已被證明無效的‘光斑理論’的拙劣模仿”就將數十年的研究成果一筆勾銷，而沒有給齣任何有說服力的反駁數據來支撐自己的論斷。這種“我說瞭算，你不服也得服”的姿態，極大地損害瞭閱讀體驗。我期望看到的是基於證據的辯論和科學的交流，而不是一場單方麵的布道。更讓人感到不適的是，書中夾雜瞭太多與材料科學本身關係不大的個人軼事和對同行學者的含沙射影。例如，在介紹晶體生長理論時，突然插入瞭一段關於作者年輕時在某個偏遠實驗室的“悲慘遭遇”，試圖將自身的成功與那些“不夠努力”的同行區分開來。對於一個尋求知識的讀者來說，我更希望看到嚴謹的邏輯和開放的態度，而不是這種充滿個人情緒的、自詡高人一等的論調。

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