具体描述
《基础物理实验》系统地介绍了与大学物理实验有关的数据处理知识，一些常用的力学、热学、电磁学和光学仪器设备的原理和使用方法，物理实验经常采用的各种基本测量方法；按不同层次编排了34个基础实验、9个近代物理实验、32个设计性实验和2个研究性实验，实验内容涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理等方面，其中还有一些是综合性实验。《基础物理实验》各章节及各个实验既相互独立，又相互配合，循序渐进、初步形成了一个完整的体系。
《基础物理实验》可作为高等理工院校各专业的实验物理课程的教材或参考书，也可作为涉及物理学的实验技术人员的参考书。
现代量子力学导论：从基础到前沿 图书定位与读者群体 本书旨在为物理学、化学、材料科学、工程学等相关专业的本科高年级学生和研究生提供一部全面、深入且富有启发性的现代量子力学教材。它不仅系统梳理了量子力学的基本概念、数学框架和核心理论，更着重于连接理论与当代物理学研究的前沿课题，帮助读者构建坚实的理论基础并培养解决实际问题的能力。本书适合已经完成经典力学和电磁学学习，并具备一定高等数学和线性代数基础的读者。 内容结构与深度剖析 本书共分为六大部分，涵盖了从量子力学的基本公设到前沿应用的全景图。 --- 第一部分：量子世界的基石与数学工具 (The Foundations and Mathematical Toolkit) 本部分着重于为读者构建理解量子力学的数学语言和概念框架。 第一章：物理学的危机与量子假说 本章首先回顾了十九世纪末经典物理学在处理黑体辐射、光电效应和原子光谱问题时遭遇的不可调和的危机。详细阐述了普朗克对能量量子化的革命性假设，以及爱因斯坦对光子概念的引入。重点讨论了波粒二象性的早期实验证据，如康普顿散射，并引入了德布罗意波的概念，强调从现象出发建立新物理图像的必要性。 第二章：量子力学的基本公设与波函数 本章正式引入量子力学的五大基本公设。详细解释了态矢量（Ket Vector）和态空间（Hilbert Space）的概念，以及算符（Operator）在描述物理可观测量中的作用。波函数 $Psi(mathbf{r}, t)$ 作为粒子状态的载体，其物理意义（概率幅）通过玻恩定则进行阐释。本章深入讨论了归一化、完备性以及时间演化（薛定谔方程）的数学结构。 第三章：一维定态问题与势阱分析 本章是应用基础理论的第一个重要实践。我们将详细求解无限深势阱、有限深势阱（需要用到级联方程和数值分析）以及矩形势垒（隧道效应）的定态薛定谔方程。重点分析了能级的分立性、波函数的宇称（Parity）性质，并对量子隧穿现象在实际中的应用（如扫描隧道显微镜STM的原理）进行了初步探讨。 第四章：线性代数方法与狄拉克符号 为后续复杂问题的处理打下坚实的数学基础。本章系统回顾和扩展了线性代数的知识，聚焦于厄米算符、本征值、本征函数和本征值谱的性质。狄拉克符号（Bra-Ket Notation）被引入，作为描述量子态和计算期望值的标准、简洁的语言。本章会详细推导对易关系（Commutator）与物理可观测量之间关系，特别是位置和动量算符的对易关系。 --- 第二部分：核心理论与解析解 (Core Theory and Analytical Solutions) 本部分转向三维问题，处理最重要且具有解析解的系统。 第五章：角动量理论 角动量是量子力学的核心对称性之一。本章详细推导了角动量算符 $mathbf{L}$ 的对易关系，并引出升降算符 $L_{pm}$ 的代数结构。通过精确求解这些代数关系，推导出角动量量子数 $l$ 和磁量子数 $m$ 的取值规律。本章末尾将引入自旋（Spin）的概念，将其视为内禀角动量，并用泡利矩阵来描述二维自旋空间。 第六章：中心力场问题——氢原子 这是量子力学解析解的巅峰。本章首先将薛定谔方程分离为径向方程和角向方程。角向方程即是前一章角动量理论的应用。径向方程的求解涉及勒让德多项式和连带拉盖尔多项式。最终，详细推导出氢原子精确的能级结构 $E_n$ 和波函数（球谐函数），并解释量子数 $(n, l, m)$ 的物理含义。 --- 第三部分：进阶技巧与近似方法 (Advanced Techniques and Approximation Methods) 在许多实际问题中，解析解难以获得。本部分介绍解决复杂系统的关键工具。 第七章：微扰理论（时间无关） 系统介绍非简并和简并情况下的定态微扰理论。对于非简并情况，推导一阶和二阶能量修正及波函数修正公式。对于简并情况，重点讨论如何通过选择合适的“穿过”简并能级的微扰哈密顿量的本征态来对基进行对角化处理。应用包括：晶体场中的原子能级分裂、塞曼效应的初步分析。 第八章：时变微扰理论与跃迁概率 本章关注系统在随时间变化的微扰下的动力学行为。详细推导费米黄金法则（Fermi’s Golden Rule），用以计算系统从一个定态跃迁到另一定态的速率。本章将联系光学跃迁过程（如吸收、受激辐射和自发辐射的半定量描述），为后续的量子光学打下基础。 第九章：变分法与WKB近似 介绍求解复杂系统基态能量的两种重要工具。变分法（Variational Principle）的核心是利用瑞利-里茨法寻找能量的上限。WKB（Wentzel–Kramers–Brillouin）近似则专注于势能变化缓慢的区域，用于估计势垒穿越的透射系数和求解准经典量子数。 --- 第四部分：多粒子系统与全同粒子 (Multi-Particle Systems and Identical Particles) 处理由多个粒子组成的系统的复杂性，特别是对称性原理的引入。 第十章：全同粒子与交换对称性 引入玻色子（对称波函数）和费米子（反对称波函数）的概念，并阐述泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle）的本质——它源于费米子波函数的反对称性。 第十一章：两粒子系统与中心势场的处理 将多粒子问题还原为有效单粒子问题。重点分析两个粒子的运动，并将其分解为相对运动和质心运动。随后，将氢原子模型扩展到类氢离子（如$ ext{He}^+$），引入库仑势的修正项。 第十二章：泡利不相容原理的应用：原子结构 将量子力学原理直接应用于电子排布。详细解释了泡利原理如何决定了元素周期表的结构，以及洪特规则（Hund’s Rules）的起源，为理解化学键和材料的电子结构提供微观基础。 --- 第五部分：散射理论 (Quantum Scattering Theory) 本部分研究粒子在势场作用下偏离直线运动的现象，是粒子物理和核物理的基础。 第十三章：散射基础与波恩近似 定义散射截面（微分截面和总截面）。引入散射振幅 $f( heta, phi)$ 的概念。详细推导一阶波恩近似（Born Approximation）下的散射振幅，并分析其适用范围（高能、弱散射势）。 第十四章：相位屏移方法 (Phase Shift Analysis) 这是低能散射分析的精确工具。本章解释了相位屏移 $delta_l$ 如何描述粒子波函数与自由粒子波函数之间的微小相位差异，并将其与散射截面联系起来。重点讨论了共振散射现象及其与束缚态和虚拟态的关系。 --- 第六部分：相对论与现代应用简介 (Relativistic Insights and Modern Applications) 本部分将量子力学推向更广阔的领域，接触相对论性和场论的萌芽。 第十五章：相对论性量子力学初步 介绍狭义相对论与量子力学的结合尝试。详细分析克莱因-戈登方程（Klein-Gordon Equation）的构建及其在描述自旋为零粒子时的成功与失败（如出现负能解）。随后，引入狄拉克方程（Dirac Equation），解释其如何自然地包含了自旋，并预言了反物质的存在（正电子）。 第十六章：量子力学的现代前沿与选讲 本章作为展望，简要介绍量子力学在当前物理学中的关键应用： 1. 密度矩阵和量子退相干 (Decoherence)： 描述开放量子系统与环境相互作用，理解宏观世界如何从量子叠加态中“涌现”。 2. 变分原理在量子化学中的应用： 简述如何利用变分法和耦合簇方法计算分子能量和电子结构。 3. 量子信息基础： 引入量子比特（Qubit）、纠缠（Entanglement）的概念，简述量子计算和量子密码学的基本思想。 --- 本书特色总结 本书的特色在于其严谨的数学推导与深刻的物理洞察相结合。它不仅忠实地呈现了量子力学的标准框架，更通过大量的应用案例（如斯塔克效应、范德华力来源的半定量估计、隧道二极管的物理机制）将抽象的概念落到实处。书中包含了丰富的习题，难度梯度设计合理，旨在激发读者主动思考和独立解决问题的能力。最终，读者将不仅掌握量子力学的基本公式，更能理解其内在的逻辑一致性及其在当代科学探索中的核心地位。
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