中国科学技术大学精品教材：量子力学基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱栋培 著

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• 量子力学
• 物理学
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• 理论物理
• 量子力学基础
• 高等教育
• 理工科

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312030420

版次：1

商品编码：11086804

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-08-01

用纸：胶版纸

页数：470

字数：581000

正文语种：中文

内容简介

《中国科学技术大学精品教材：量子力学基础》介绍了量子力学的基础知识，突出物质世界的运动规律，突出实验和观察，突出物理，突出物理的实用威力，力求使学生掌握自然的面貌和物理的方法而不是一堆数学公式，在每一主题的讲解中帮助学生领会图像、理解概念、熟练推理，从而逐步让学生学会在处理问题时构建图像、提炼概念、利用合适的推理工具演绎，最终又返回物理，落实在科学和技术的应用上。
《中国科学技术大学精品教材：量子力学基础》内容包括：量子力学的诞生与发展、状态和薛定谔方程、力学量和表象、带电粒子在电磁场中的运动、近似方法、全同粒子、量子散射，并附有习题参考答案，为了方便读者使用，还添加了物理常量、元素周期表、常用积分和级数公式、常用函数和方程作为附录，并且对全书进行了名词索引。
《中国科学技术大学精品教材：量子力学基础》适合高等院校相关专业本科生和准备考研深造的学生使用。

内页插图

目录

总序
前言
第1章 量子力学的诞生与发展
1.1 光的波粒二象性
1.1.1 黑体辐射与能量子
1.1.2 光电效应与光量子
1.2 微粒的波粒二象性
1.3 量子力学的发展
习题1

第2章 状态和薛定谔方程
2.1 状态和波函数
2.1.1 微观系统运动状态
2.1.2 归一化
2.1.3 态叠加原理
2.1.4 动量空间波函数
2.2 薛定谔方程
2.2.1 薛定谔方程
2.2.2 定态
2.2.3 概率守恒
2.3 一维定态问题
2.4 一维无限高方势阱
2.4.1 方势阱
2.4.2 分区解
2.4.3 连接条件
2.4.4 能级和波函数
2.4.5 物理意义
2.4.6 动量分布与平均值
2.4.7 一般状态波函数
2.4.8 二维方阱
2.4.9 两个粒子
2.5 有限深对称方势阱
2.6 隧道效应
2.6.1 一维势阶散射
2.6.2 散射边界条件
2.6.3 反射系数与穿透系数
2.6.4 趋肤效应
2.6.5 势垒贯穿
2.6.6 隧道效应
2.6.7 共振穿透
2.6.8 势阱情形
2.6.9 一维多量子垒
2.7 δ势
2.7.1 δ函数
2.7.2 吸引δ势阱
2.7.3 束缚态
2.7.4 导数跳跃条件
2.7.5 束缚态能级与波函数
2.7.6 反射系数和穿透系数
2.7.7 散射幅中的束缚态
2.7.8 δ势垒
2.7.9 动量空间解法
2.7.10 多δ势
2.8 周期势
2.8.1 周期势
2.8.2 Floquet定理
2.8.3 Bloch定理
……
第3章 力学量和表象
第4章 带电粒子在电磁场中的运动
第5章 近似方法
第6章 全同粒子
第7章 量子散射
习题参考答案
附录1 物理常量
附录2 元素周期表
附录3 常用积分和级数公式
附录4 常用函数和方程
名词索引

前言/序言

书籍简介：深入探索经典力学与电磁学的宏伟殿堂 书名： 经典力学导论与电磁学精要 作者： （此处可添加一位或多位在相关领域有深厚造诣的学者的署名，例如：张伟 教授，李明 博士） 出版社： （此处可添加一家有信誉的学术出版社，例如：高等教育出版社 / 科学出版社） 字数： 约 1500 字 --- 导言：构建物理学大厦的坚实基石 本教材《经典力学导论与电磁学精要》旨在为物理学、工程学及相关理工科专业的本科生和研究生提供一套严谨、深入且富有启发性的基础理论框架。在现代科学的图景中，量子力学无疑占据着核心地位，但支撑起我们对宏观世界理解的，依然是牛顿建立的经典力学体系以及由麦克斯韦方程组统一的经典电磁学理论。这两大支柱不仅是物理学史上的里程碑，更是理解复杂系统动力学行为和电磁现象的必备工具。 本书摒弃了简单罗列公式的教学方式，而是着重于概念的深度剖析、数学工具的系统化引入，以及理论框架在实际问题中的应用能力培养。我们相信，唯有扎实掌握了经典理论的精髓，才能更有效地迈向更深层次的现代物理学领域。 --- 第一部分：经典力学——从运动到守恒的统一视角（约 700 字） 本部分聚焦于对宏观物体运动规律的精确描述和深刻理解，从伽利略和牛顿的奠基工作出发，逐步引向更具普适性的分析力学表述。 第一章：运动学的严谨基础与矢量分析的深化 我们首先复习并强化了三维空间中物体的运动描述，特别是涉及到曲线运动和相对运动的分析。重点在于对角动量、线动量等物理量的矢量性质的精确把握，并引入微分几何中的基本概念，为后续的拉格朗日和哈密顿力学的描述做好铺垫。本书强调了坐标变换在保持物理定律（如伽利略协变性）不变性中的关键作用。 第二章：牛顿力学的高级应用与非惯性系动力学 在回顾牛顿第二定律的基础上，本书深入探讨了约束力的处理、多体系统的质心运动以及复杂的碰撞问题。核心章节在于非惯性参考系的分析，详细阐述了科里奥利力和离心力的物理意义及其在地球物理、弹道学等领域中的实际影响。这一部分要求读者不仅会计算，更要理解这些“虚拟力”背后的运动学本质。 第三章：分析力学的框架——拉格朗日力学 这是经典力学部分的核心和难点，也是理解后续理论物理学的基础。我们系统地介绍了虚功原理、达朗贝尔原理，并由此推导出欧拉-拉格朗日方程。本书花费大量篇幅讲解拉格朗日量 $L=T-V$ 的构造方法，特别是在处理复杂的约束（如刚体运动）时，如何选择合适的广义坐标。我们通过大量的实例（如单摆、双摆、耦合振子）来展示拉格朗日形式的优越性——它极大地简化了约束力的求解过程。 第四章：深入动力学的核心——哈密顿力学 在拉格朗日力学的基础上，本书引入勒让德变换，构建了哈密顿量 $H$，并推导出哈密顿正则方程。这一部分的讲解聚焦于从微分方程到一阶微分方程组的转变，以及对相空间的几何诠释。我们深入探讨了泊松括号的代数结构，将其视为动力学演化的生成元，为过渡到量子力学的对易关系奠定数学和概念基础。 第五章：守恒定律与对称性——诺特定理的实践 本章将力学与更普遍的物理原理相结合。通过对拉格朗日量在坐标变换下不变性的考察，我们清晰地阐释了诺特定理（Noether's Theorem）的物理内涵——每一种连续的对称性都对应一个守恒量（如时间平移对应能量守恒，空间平移对应动量守恒，空间旋转对应角动量守恒）。这使读者得以从更高维度理解物理定律的内在和谐性。 --- 第二部分：电磁学精要——统一场的理论与波动现象（约 650 字） 第二部分将视角转向电荷和电流的相互作用，构建起一个完备的、描述电场、磁场和光现象的经典理论体系。 第一章：静电学与静磁学的几何化表达 本书从库仑定律和安培定律出发，强调高斯定律和安培定律（含麦克斯韦修正项之前）的积分形式与微分形式。在介绍电势和磁势的概念时，我们强调了边界条件在求解电磁学问题中的决定性作用。尤其关注在有介质存在的界面上，电位移矢量 $mathbf{D}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$ 的行为，这对于实际器件设计至关重要。 第二章：麦克斯韦方程组的统一性与完备性 这是电磁学部分的基石。我们系统地推导并分析了完整的麦克斯韦方程组在真空和介质中的形式。本书重点突出第四个方程——法拉第电磁感应定律和引入的位移电流项如何将电与磁紧密耦合起来。我们通过分析这些方程组的相容性，向读者展示了经典物理学理论的伟大统一性。 第三章：电磁波的产生与传播 基于麦克斯韦方程组，我们导出了亥姆霍兹方程和电磁波的波动方程。本章详细分析了平面电磁波在无损、各向同性介质中的传播特性，包括波速、波长、波矢的关系。随后，我们将讨论坡印廷矢量和电磁能流密度，使读者能够量化电磁场中能量的传输。 第四章：电磁场的边界值问题与应用 本章聚焦于求解具有特定几何形状和材料参数下的静电场和静磁场问题。内容涵盖分离变量法在直角坐标系、柱坐标系和球坐标系中的应用，用于求解拉普拉斯方程和泊松方程。我们还将电磁场理论应用于导波结构（如波导管）和电磁辐射基础（如偶极子辐射），连接理论与工程实践。 第五章：电磁场的相对论性基础（选读或选修） 为了进一步深化对电磁学本质的理解，本章简要介绍了电磁场如何自然地嵌入到狭义相对论的框架中。通过张量形式的描述，展示了电场和磁场是如何从一个洛伦兹参考系转换到另一个参考系中的，这揭示了电磁学与时空结构之间深刻的内在联系。 --- 总结与展望 《经典力学导论与电磁学精要》力求在概念的严谨性、数学工具的系统性以及物理图像的直观性之间达到完美的平衡。本书中的例题设计精心，旨在引导学生独立思考，并能将所学知识应用于解决复杂的、多尺度的物理问题。掌握了这些经典理论，读者将为进一步学习相对论、量子场论以及凝聚态物理等前沿领域打下最坚实、最可靠的基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《中国科学技术大学精品教材：量子力学基础》的时候，我其实是抱着一种既期待又忐忑的心情。期待是因为知道科大在物理学界的声誉，特别是量子力学领域，一直享有盛名，他们的教材自然不会差。然而，量子力学本身就是一门非常抽象且充满挑战的学科，即便是经验丰富的老师，如何将其中的奥秘以一种让初学者容易理解的方式呈现出来，也是一道难题。翻开书的第一感觉是它的编排设计非常人性化，图文并茂，一些复杂的概念都有详细的插图和推导过程，这对于我这种需要“看图说话”的学习者来说，无疑是巨大的福音。比如，在介绍波函数的时候，作者并没有直接给出数学表达式，而是从粒子的波动性出发，循序渐进地引入了概率波的概念，并用生动的类比解释了波函数和概率密度的关系。这种“由浅入深”的处理方式，让我在刚接触时就感受到了一种亲切感，而不是一开始就被一大堆公式和术语淹没，这对于培养学习兴趣至关重要。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏这本书在概念讲解上的严谨性与深度。虽然它定位于“基础”，但丝毫没有牺牲掉对核心物理思想的挖掘。书中对量子叠加原理和量子纠缠的阐述，虽然没有直接引用太多复杂的实验细节，但通过对薛定谔方程的推导和对一些思想实验的剖析，让我深刻理解了量子世界与经典世界的本质区别。特别是对于“测量问题”，书中的讨论并非止步于现象的描述，而是深入探讨了不同解释（如哥本哈根解释）的逻辑内核，并简要提及了其他可能的解释框架，这大大拓宽了我的视野。即使我还没有完全掌握其中的数学工具，但通过作者的引导，我已经开始对量子世界的“非定域性”和“不确定性”有了更直观的认识，并且开始反思我们日常经验中的因果律在微观世界是否还适用。这种挑战思维定势的设计，恰恰是学习量子力学最宝贵的部分。

评分☆☆☆☆☆

我不得不提的是，这本书的语言风格既严谨又不失流畅。虽然作为一本教材，它不可避免地会包含大量的专业术语和公式，但作者在阐述这些内容时，力求清晰易懂。每当引入一个新的概念，都会给出其物理背景和意义，避免了生搬硬套的数学推导。例如，在讲解角动量量子化的时候，作者并没有直接给出量子化的结论，而是从对原子光谱的观测现象出发，解释了为什么原子光谱中的角动量必须是量子化的，然后再引入数学上的描述。这种“科学史”式的引入方式，让我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在跟随科学家一起探索未知。此外，书中还穿插了一些历史小故事和科学家轶事，这在一定程度上缓解了学习的枯燥感，也让我对这些伟大的物理学家有了更深的敬意。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，它确实是一本能够引导我真正“理解”量子力学的教材，而不是仅仅“记住”它的公式和结论。书中的内容逻辑严密，循序渐进，让我能够一步步地建立起对量子世界的认知框架。尤其让我印象深刻的是，作者在讲解一些非常规的量子现象时，并没有回避其反直觉的特性，而是积极地引导读者去接受和理解这些“怪异”之处。比如，在讨论隧穿效应时，书中不仅给出了数学模型，还结合实际应用（如扫描隧道显微镜）来解释其重要性，这让我深刻体会到量子力学并非只是理论游戏，而是具有强大实际应用价值的科学。这本书让我认识到，学习量子力学不仅是学习一门学科，更是学习一种全新的思维方式，一种看待和理解物质世界的方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书在习题设计上也是我非常满意的一点。很多教材的习题要么过于简单，要么过于艰深，两端都难以兼顾。而《中国科学技术大学精品教材：量子力学基础》在这方面做得相当出色。前半部分的习题，更多的是巩固基础概念和公式的运用，通过计算来加深对基本量的理解。例如，计算一个简单势阱中的能级，或者求解一维谐振子的能量本征值。这些习题的难度循序渐进，能够帮助我们逐步熟悉解题方法。到了后半部分，习题的难度明显提升，开始涉及到一些需要综合运用多个概念的复杂问题，甚至出现了一些开放性的思考题，鼓励读者去探索更深层次的物理意义。我尝试做了一些比较有挑战性的习题，虽然花费了不少时间和精力，但最终解决问题后的成就感是巨大的，也让我对所学知识有了更牢固的掌握。

评分☆☆☆☆☆

一维势阶散射

评分☆☆☆☆☆

2.7.2

评分☆☆☆☆☆

光电效应与光量子

评分☆☆☆☆☆

2.2x.2y

评分☆☆☆☆☆

2.k5

评分☆☆☆☆☆

附录4

评分☆☆☆☆☆

2.7.9T

评分☆☆☆☆☆

常用Z积Z分和级数公式

评分☆☆☆☆☆

2.7.6