量子力学
量子力学
1000+ 人选课
更新日期:2025/06/05
开课平台学银在线
开课高校赣南师范大学
开课教师肖兴谢应茂钟握军卢天祥康书英
学科专业理学物理学类
开课时间2025/02/17 - 2025/07/08
课程周期21 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

量子力学的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的飞跃。许多重要的应用如激光技术、半导体技术、纳米技术和核技术等都是以量子力学理论为基础。可以毫不夸张地说:没有量子力学和相对论的出现,就不会有人类的现代物质文明,因此,量子力学在理工科人才培养中具有关键作用。在本课程中,我们将主要讲授以下知识:

绪论:经典物理学的困难和量子论的诞生

波函数与统计诠释:波粒二象性、波函数的统计诠释、动量概率分布、力学量平均值、量子态叠加原理

薛定谔方程与一维定态问题:薛定谔方程、一维无限深势阱、一维线性谐振子、方势垒的散射、δ势与 Dirac

算符:算符基础、厄米算符、共同本征函数系、力学量完全集

表象理论:态的表象变换、力学量的表象变换、量子力学矩阵表示、Dirac 符号

守恒量与对称性:量子力学中的守恒量、能量简并与守恒量、位力定理、F-H 定理及其应用、守恒量与对称性、薛定谔和海森堡绘景

三维空间中的量子力学、中心力场问题的一般性质、氢原子、电磁场中的带电粒子、正常 Zeeman 效应

自旋与全同粒子:电子自旋态、自旋算符与泡利矩阵、自旋-轨道耦合、总角动量的本征态、反常 Zeeman 效应与碱金属原子光谱的双线结构、全同性原理与波函数的交换对称性、两电子自旋单态与三重态、纠缠态、本征值问题的代数解法

近似方法:非简并微扰、简并微扰、含时微扰、原子的吸收与辐射、绝热近似与 Berry 相因子、变分法


课程大纲

绪论

  • 1.1 量子力学课程导学
  • 1.2 经典物理学的困难(思政)
  • 1.3 量子论的诞生
  • 1.4 2022Nobel物理学奖与量子力学

波函数与统计诠释

  • 2.1 波粒二象性(思政)
  • 2.2 波函数的统计诠释(思政)
  • 2.3 动量概率分布
  • 2.4 不确定度关系
  • 2.5 力学量平均值与算符
  • 2.6 态叠加原理,量子测量
  • 2.7 量子力学必会数学1:高斯积分
  • 2.8 量子笔记1:波函数为什么是复函数?
  • 2.9 量子笔记2:坐标和动量之间为什么是傅里叶变换

薛定谔方程与一维定态问题

  • 3.1 薛定谔方程
  • 3.2 无限深势阱
  • 3.3 一维线性谐振子
  • 3.4 方势垒的反射与透射(思政)
  • 3.5 δ势和周期势
  • 3.6 量子力学必会数学2:梯度散度旋度
  • 3.7 量子笔记3:薛定谔方程与态叠加原理的关系
  • 3.8 量子笔记4:束缚态与定态辨析

算符

  • 4.1 算符基础(一)
  • 4.2 算符基础(二)
  • 4.3 厄米算符
  • 4.4 不确定关系证明
  • 4.5 力学量完全集
  • 4.6 量子力学必会数学3:泰勒展开
  • 4.7 量子力学必会数学4:分部积分
  • 4.8 量子力学必会数学5:施密特正交化
  • 4.9 海森堡不确定关系的前世今生

表象理论

  • 5.1 态的表象变换
  • 5.2 力学量的表象变换
  • 5.3 矩阵表示
  • 5.4 Dirac符号
  • 5.5 量子力学必会数学6:矩阵乘法

守恒量与对称性

  • 6.1 量子力学中的守恒量
  • 6.2 能量简并与守恒量 位力定理
  • 6.3 FH定理及其应用
  • 6.4 守恒量与对称性(思政)
  • 6.5 两种绘景
  • 6.6 量子力学必会数学7:对称群基础
  • 6.7 量子笔记5:宇称不守恒?

三维空间中的量子力学

  • 7.1 中心力场问题的一般性质
  • 7.2 氢原子
  • 7.3 电磁场中的带电粒子
  • 7.4 正常zeeman效应
  • 7.5 量子笔记6:Zeeman 效应分裂几个能级几条光谱?

自旋与全同粒子

  • 8.1 电子自旋态的描述
  • 8.2 电子自旋算符与泡利矩阵
  • 8.3 自旋与轨道的耦合
  • 8.4 总角动量的本征态
  • 8.5 反常Zeeman效应与碱金属原子的双线结构
  • 8.6 全同性原理与波函数的交换对称性
  • 8.7 N个全同粒子的波函数
  • 8.8 两电子自旋纠缠态和墨子号(思政)
  • 8.9 本征值的代数解法
  • 8.10 量子笔记7:量子科技都有啥?
  • 8.11 阅读材料:自旋50年

近似方法

  • 9.1 非简并态微扰理论(一)
  • 9.2 非简并态微扰理论(二)
  • 9.3 简并微扰理论
  • 9.4 含时微扰和量子跃迁
  • 9.5 原子的吸收和辐射
  • 9.6 绝热近似和berry相因子
  • 9.7 变分原理
  • 9.8 变分法的应用
  • 9.9 量子笔记8:孙昌璞院士讲绝热