Quantum Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Franz Schwabl

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:2007-11-28

价格:USD 79.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540719328

丛书系列:

图书标签:

• 量子力学
• 物理学
• 现代物理
• 量子理论
• 波函数
• 薛定谔方程
• 量子纠缠
• 量子计算
• 固体物理
• 光学

《量子力学：基础、概念与应用》 概述： 《量子力学：基础、概念与应用》是一部深度探索微观世界奥秘的力作。本书旨在为读者构建一个清晰、严谨且富有洞察力的量子力学知识体系。从其诞生之初的革命性思想，到构成现代物理学基石的核心概念，再到其在各个科技前沿领域的广泛应用，本书都力求做到详尽梳理与深入剖析。本书不仅适合物理学、化学、材料科学等相关专业的研究生和高年级本科生作为教材或参考书，同样能够吸引对探索宇宙最基本规律充满好奇心的普通读者。作者以其深厚的学术功底和卓越的教学经验，将抽象而复杂的量子现象，通过清晰的逻辑、生动的阐释和丰富的实例，变得触手可及。 核心内容与结构： 本书的结构设计清晰，逻辑递进，层层深入，引领读者逐步掌握量子力学的精髓。 第一部分：量子力学的黎明——突破经典束缚 本部分将回顾量子力学诞生的历史背景，追溯那些颠覆传统物理学认知的关键实验和理论突破。 黑体辐射与普朗克的量子假说： 详细阐述了普朗克在解释黑体辐射谱时提出的能量量子化概念，这一革命性的思想标志着量子时代的开端。我们将探讨能量离散化的意义，以及它如何与经典的连续能量观产生根本性冲突。 光电效应与爱因斯坦的光量子论： 深入分析了光电效应实验，以及爱因斯坦基于普朗克量子假说提出的光子概念。我们将理解光既具有波动性，又具有粒子性的波粒二象性，这是量子力学最核心的基石之一。 原子光谱与玻尔模型： 探讨了原子光谱的离散性，以及玻尔模型如何成功解释氢原子光谱，引入了电子轨道量子化和能级跃迁的概念。虽然玻尔模型存在局限性，但它为后续的量子理论发展奠定了重要基础。 康普顿散射： 通过分析康普顿散射实验，进一步证明了光子具有动量，从而更加确凿地支持了光的粒子性。 第二部分：量子力学的数学语言——波函数与薛定谔方程 本部分将引入量子力学的核心数学框架，使读者能够量化地描述微观粒子的行为。 德布罗意波与物质波： 介绍德布罗意提出的物质波假说，即一切物质都具有波动性。我们将探讨如何计算物质波的波长，以及它如何解释电子衍射等现象。 波函数及其统计诠释（玻恩法则）： 详细讲解波函数的概念，及其平方模代表粒子在某处出现的概率密度。我们将深入理解波函数作为描述粒子状态的完备数学工具的意义。 薛定谔方程（定态与非定态）： 引入并详细推导薛定谔方程，这是量子力学中最 fundamental 的动力学方程。我们将分别讲解定态薛定谔方程及其在求解势场中粒子能量本征态方面的应用，以及非定态薛定谔方程如何描述波函数随时间的变化。 算符、本征值与本征函数： 讲解在量子力学中，可观测量如何用算符表示，以及测量一个可观测量得到的结果就是该算符的本征值。我们将理解本征函数代表了系统处于该可观测量特定状态下的波函数。 量子力学基本公设： 系统地梳理量子力学的几个基本公设，为读者构建一个严谨的理论体系。 第三部分：量子世界的奇特现象与核心概念 本部分将深入探讨量子力学中一些反直觉但至关重要的概念和现象。 粒子在势阱中的运动： 分析一维和三维无限深势阱、有限深势阱以及谐振子势阱中粒子的量子行为。我们将看到能量的量子化和波函数的空间分布特点。 隧道效应： 详细解释粒子穿过经典力学不允许其越过的势垒的现象——隧道效应。我们将探讨其概率性特征以及在核物理、扫描隧道显微镜等领域的应用。 角动量量子化： 讲解角动量在量子世界中的量子化特性，包括轨道角动量和自旋角动量。我们将介绍球谐函数在描述角动量本征态中的作用。 泡利不相容原理： 阐述泡利不相容原理，即两个全同费米子不能处于相同的量子态。我们将看到这一原理对于原子结构、分子化学键以及恒星演化等的重要性。 自旋： 深入介绍粒子的内禀属性——自旋，它是一种与轨道运动无关的角动量。我们将探讨自旋的量子化以及其在磁性材料、粒子物理等领域的关键作用。 量子叠加与量子纠缠： 详细讲解量子叠加态的概念，即一个粒子可以同时处于多个状态的叠加。在此基础上，进一步阐释量子纠缠这一奇特的关联现象，即两个或多个粒子之间存在一种超越经典联系的强关联，无论它们相距多远。 第四部分：多粒子系统与近似方法 本部分将拓展量子力学的应用范围，处理更复杂的多粒子系统，并介绍解决复杂问题的近似方法。 全同粒子系统： 探讨全同粒子（如电子、质子）的波函数对称性要求，以及如何在此基础上构建多电子原子的电子排布，解释元素的化学性质。 微扰理论： 介绍非微扰的薛定谔方程很难求解的情况，微扰理论是一种强大的近似方法，可以处理微小扰动对系统能级和波函数的影响。我们将分析定态微扰理论和含时微扰理论。 变分法： 讲解另一种重要的近似方法——变分法，用于求解能量的近似上界，尤其适用于求解基态能量。 第五部分：量子力学的应用领域 本部分将展示量子力学如何深刻地影响并驱动着现代科学技术的发展。 原子和分子物理： 阐述量子力学在理解原子能级结构、化学键形成、分子光谱以及化学反应机理中的核心作用。 固体物理与材料科学： 探讨量子力学如何解释固体的导电性、半导体特性、超导现象以及各种新材料的性质，例如量子阱、量子点等。 核物理： 介绍量子力学在描述原子核结构、核反应、放射性衰变以及核能利用中的应用。 粒子物理： 简述量子力学与相对论结合形成的量子场论，以及它在描述基本粒子及其相互作用中的核心地位。 量子信息与量子计算： 展望量子力学在构建下一代计算技术——量子计算，以及量子通信、量子密码学等领域的颠覆性潜力。我们将探讨量子比特、量子门等基本概念。 激光与量子光学： 解释激光的工作原理，以及量子力学在理解光与物质相互作用、非线性光学等方面的贡献。 本书特色： 逻辑清晰，循序渐进： 从历史背景到核心概念，再到具体应用，本书的章节安排合理，充分考虑了读者的学习曲线，确保理解的连贯性。 概念阐释深入浅出： 作者善于将抽象的量子概念与直观的类比和生动的例子相结合，化繁为简，使读者能够深刻领悟其物理内涵。 数学推导严谨详尽： 对于关键的数学公式和推导，本书都进行了详细的展开，并解释了每一步的物理意义，帮助读者掌握量子力学的数学工具。 丰富的应用实例： 大量引用了量子力学在各个领域的实际应用案例，让读者看到理论的强大生命力和实际价值。 图文并茂，辅助理解： 配备了大量精美的图示和示意图，直观地展示量子现象和模型，极大地增强了学习效果。 深入的思考与前沿展望： 除了经典量子力学内容，本书也对一些前沿领域进行了介绍和展望，激发读者的探索欲。 致读者： 量子世界以其特有的奇特性和深刻性，挑战着我们固有的认知模式。然而，正是这种挑战，孕育着无穷的智慧和无限的可能。《量子力学：基础、概念与应用》将成为您探索这个迷人世界的可靠向导，带领您穿越经典物理的边界，进入那充满惊喜和启发的微观宇宙。无论您是初次接触量子力学，还是希望深化理解，本书都将为您提供一次深刻而充实的学习体验。

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