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第一章 量子论的建立
1-1 经典物理学遇到的困难
△ 黑体辐射
△ 线状光谱
△ 光电效应
△ 原子稳定性
△ 固体比热
1-2 Planck的黑体辐射理论——量子论的诞生
△ Rayleigh-Jeans公式
△ Planck公式
1-3 Einstein的光量子 光电效应 光的波粒二象性
1-4 Bohr的原子理论
△ 原子中能量量子化的直接验证——Franck-Hertz实验
1-5 Bohr-Sommerfeld量子化条件
△ 角动量量子化
△ 氢原子——简并情况
△ Bohr-Sommerfeld量子化条件的修正
△ 谐振子能级
△ 匀强磁场中运动的带电粒子的可能轨道
附录:力学准备 Maupertuis作用量(缩短了的(abbrebiated)作用量)
1-6 de Broglie的物质波理论
△ 氢原子
△ 无限深势阱
△ de Broglie波与Bohr-Sommerfeld量子化条件
△ 物质波的实验验证——电子衍射实验
△ 探测原子核结构需要多高能量的电子——数量级估计
1-7 量子力学的诞生——量子力学的三种等价描述
△ Heisenberg的矩阵力学
△ Schrödinger的波动力学
△ Feynman的路径积分表述
1-8 测不准原理与互补原理
△ 粒子位置和动量的测量
△ 任意正则共轭变量对的测不准关系
△互补原理
△ 由测不准关系引发的哲学思考
第二章 Schrödinger方程
2-1 波函数
△ 粒子不是由波组成的
△ 波不是由粒子组成的
△ Born的几率波
△ 波函数
△ 几率幅和几率
△ 波函数的归一化和相因子
2-2 态的线性迭加原理
2-3 波动方程
△ 力学量和算符
△ 非相对论波动方程
△ 多粒子体系的波动方程
△ 相对论波动方程
△ 必须是复数的波函数
2-4 几率的定域守恒与几率流密度
△ 几率守恒与连续性方程
△ 定域守恒与流
△ 粒子数守恒的量子力学
2-5 量子力学的经典极限
△ 测不准原理的经典极限
△ 正则量子化条件的经典极限
△ Schrödinger方程的经典极限
2-6 定态方程
△ 分离变量
△ 定态
△ 非定态随时间的演化
第三章 一维问题
3-1 一维定态问题的一般讨论
△ 一维定态方程
△ 简并
△ 宇称
△ 一维束缚态本征函数的节点
3-2 一维无限深方势阱
宇称 边条件 连续的波函数与不连续的波函数一阶导数 能级 波函数 几率密度
3-3 一维对称有限深方势阱
宇称 自然边条件 简化了的连续性条件 能级方程 图象法解能级方程 总有一个束缚态
更一般的连续性条件 波函数
3-4 δ势阱
宇称 不连续的波函数一阶导数 跃变条件 唯一的束缚态 归一化 特征长度
3-5 一维线性谐振子
能级 波函数 宇称 节点 不对称的谐振子 几率密度 与经典谐振子的比较
△ 数学补充: Hermite多项式
☆ Hermite方程的解--Hermite多项式
☆ Hermite方程的解析表达式
☆ Hermite多项式的加权正交关系
☆ 作为本征函数的Hermite多项式
3-6 外场中的谐振子——精确解与微扰处理
△ 精确解
能级 波函数
△定态微扰论简引
能级的一级修正和二级修正 波函数的一级修正
△ 外场中的谐振子的微扰处理
能级 波函数
3-7 非束缚态问题
束缚态与非束缚态 分立谱与连续谱 势垒与势阱
△ 势垒对粒子的散射 隧道效应
透射系数与反射系数
△ 粒子在方势阱上的散射
E>V0情况 E<V0情况 任意形状的势垒 Gamow穿透因子
△ 折射率
光的情况 物质波的情况
△ 周期势场 能带(简引)
第四章 态 力学量 表象
4-1 态 态空间 空间 Dirac符号 右矢
△ 对偶空间 左矢 内积
对偶空间 左矢 共轭矢量 (不属于Hilbert空间的态矢) 内积 模 Schwarz不等式
△ 无穷维的矢量空间
* 紧致性 完备性
△ 正交性
两矢量正交 正交集 正交完备集 一个恒等式 投影算符
△ 作为矢量空间基矢的正交归一完备集
△ 连续谱的情况
△ 态矢的模——几率
紧致性 完备性
4-2 力学量 算符
△ 力学量在态中的取值
经典情况 量子情况 平均值
△ 用算符表示的力学量
对用来表示力学量的算符的要求 算符 算符作用在右矢上 线性算符 期待值
期待值为正的算符:Hermite算符 算符作用在左矢上 算符的Hermite伴 Hermite共轭
Hermite共轭的各种性质
△ 算符的运算
相等 单位算符 加法 乘法 对易子(对易关系)
△ 算符的函数
△ 逆算符
△ 力学量的函数——经典与量子对应中的不确定性
Weyl编序 曲线坐标中的量子化问题
4-3 力学量的本征态
△ 本征值 本征矢 本征方程
偏差 方均偏差 方均偏差为零的态 本征方程 本征态 本征值
△ 分立谱 连续谱
△ Hermite算符的本征值
△ Hermite算符本征函数的正交性
△ 简并本征函数的正交化 Gram-Schmidt正交化手续
简并 简并度 正交化 Gram-Schmidt正交化手续
△ Hermite算符(自伴算符)本征函数集的完备性
△ Feynman-Hellmann定理
4-4 测不准关系 力学量可同时测准的条件
△ 测不准关系
△ 最小测不准态 应用测不准关系做量级的估算
不同尺度系统的特征能量 无限深势阱 谐振子
△ 力学量可同时测准的条件
4-5 共同本征函数 力学量完全集
△ 力学量的共同本征函数
△ 力学量完全集
△ 自由度
△ 共同的与不是共同的本征函数
4-6力学量随时间的演化 守恒律
△ 力学量随时间的变化 Heisenberg方程
力学量期待值随时间的变化 力学量算符随时间的变化-Heisenberg方程
经典Poisson括号与量子Poisson括号(对易括号)
△ 守恒量 运动积分
△ 包含Hamilton量的力学量完全集 好量子数
△ 经典与量子中的守恒
△ Ehrenfest定理
△ viral(均功 位力 维里)定理
viral定理 相互作用势是Euler齐次函数的情况 谐振子 Coulomb势 δ势
4-7 表象
△ 表象
△ 表象的选取 Q表象 态矢在表象中的表示
△ 态的矩阵表示 内积 归一化
△ 力学量算符在表象中的表示
△ Hermite算符的矩阵表示——Hermite矩阵
△ 算符在自身表象中的表示
△ 期待值(平均值)
△ Q表象下的本征方程
△ Schrödinger方程
4-9 力学量算符及其本征值举例
4-9-1 坐标算符
△ 一维情况
坐标算符的本征方程 本征矢 本征值 坐标算符在坐标表象中的本征函数
△ 力学量完全集
4-9-2 动量算符
△ 动量表象中的动量算符
动量算符的本征方程 本征矢 本征值 动量算符在动量表象中的本征函数
△ 坐标表象中的动量算符及本征函数
动量算符在坐标表象中的表示 本征方程 动量算符在坐标表象中的本征函数
△ δ-函数归一化
△ 箱归一化 周期性边条件
△ 力学量完全集
4-9-3 轨道角动量算符
△ 直角坐标下的角动量算符
△ 对易关系
△ 角动量的普遍定义
△ 球坐标下的角动量算符
△ {L2,Lz}的共同本征函数 角量子数与磁量子数 简并度
本征方程 分离变量 缔合Legendre方程 球谐函数 归一化 量子数 简并度
△ 空间取向量子化
△ 力学量完全集
4-10 表象变换举例
4-10-1 坐标表象与动量表象间的表象变换
坐标表象下的波函数 动量表象下的波函数 表象变换
(从坐标表象到动量表象的表象变换 Fourier变换 平面波展开)
4-10-2 坐标表象与能量表象间的表象变换
坐标表象下的波函数 能量表象下的波函数 表象变换
4-11 时间演化算符
△ 时间演化算符
幺正性 时间演化算符满足的方程 形式解
△ 态矢随时间的演化
△ 量子力学中的时间
第五章 有心力场
5-1 角动量守恒 力学量完全集
△ 经典与量子理论中的角动量守恒
△ 力学量完全集
5-2 角向方程与径向方程
△ 角向方程及其解
△ 径向方程
R(r)的方程与u(r)的方程 径向方程解的定性分析
5-3 径向方程解的渐近行为
△ 长程力与短程力
△ V(r)=- α/rs 型势存在束缚态的条件
△ r→0时的渐近行为
△ r→∞时的渐近行为
E<0情况(束缚态)E>0情况(非束缚态)
5-4 两体问题
经典力学中对两体问题的处理
△ 两粒子系统的Schrödinger方程
质心系 坐标变换 折合质量 分离变量
△ 本征值
径向方程的渐近解 级数求解 氢原子能级
△ 本征函数
缔合Laguerre多项式 归一化 径向函数
△ 几率分布
径向几率分布 角向几率分布
△ 简并度
△ 宇称
△ 原子中的电流分布
△ 原子磁矩(轨道磁矩)
△ 关于氢原子的进一步理论(简介)
5-6 无限深球方势阱
径向方程 径向函数 归一化 能级
△ 数学补充:球Bessel方程的解法
△ 补充:球方势阱中s波(l=0)的解7-3 简并情况下的定态微扰论
零级近似波函数 能量的一级修正 简并的解除--完全解除和部分解除
第六章 自旋
6-1 自旋的引入 电子自旋
△ Stern-Gerlach实验
磁矩与角动量 内禀角动量
6-2 自旋态 自旋态空间
△ 自旋态 自旋态空间
△ 波函数
6-3 自旋算符及其矩阵表示 自旋波函数
△ 自旋算符
△ Pauli算符
△ 本征态
△ 力学量完全集
△ 自旋算符的矩阵表示 Pauli矩阵
△ 自旋在任意方向上的投影
△ 自旋波函数
自旋在任意方向上的投影的本征函数
6-4 自旋1/2的粒子
△ 力学量完全集
△ 波函数
△ 与自旋有关的力学量
6-5 角动量耦合
△ 问题的提出
磁矩间的作用 自旋轨道耦合 Coulomb场中存在自旋轨道耦合情况下的守恒量
总角动量
△ 两个角动量耦合(算符关系)
△ 力学量完全集
△ 耦合表象和无耦合表象
△ 表象变换 Clebsch-Gordon系数
△ 自旋-轨道耦合
在无耦合表象中处理 在耦合表象中处理 能级分裂
第七章 定态微扰论
7-1 本征方程的微扰展开
7-2 非简并情况下的定态微扰论
△ 零级近似
△ 一级修正
△ 二级修正
△ 微扰处理适用条件
7-4 氢原子的一级Stark效应
7-5 变分法
7-5-1 变分原理
7-5-2 参数变分法
7-5-3 氦的基态(单参数试探波函数举例)
△ 数学补充:Legendre多项式的母函数(生成函数)
第八章 跃迁与跃迁的微扰处理
8-1 态的演化与跃迁几率
△ 态矢的演化
△ 跃迁几率
△ 匀强磁场中的电子
8-2 含时问题的微扰处理
△ 态矢随时间的演化方程——Ho表象下的Schrödinger方程
△ 演化方程的微扰展开
△ 零级近似
△ 一级近似
△ 跃迁几率
8-3 末态为(准)连续谱的跃迁
△ 连续谱的末态
△ 跃迁几率 末态状态数 态密度
△ 自由粒子的末态相空间体积元与态密度
8-4 定常微扰下的跃迁 Fermi黄金法则
8-5 周期性微扰下的跃迁
△ 两个态之间的跃迁几率
△ 共振发射与共振吸收
△ 末态为连续谱的跃迁 能量和时间的测不准关系
8-6 光的发射和吸收的半经典理论
8-6-1 光与原子的相互作用
受激辐射 吸收 自发辐射(真空涨落)
8-6-2 Einstein的唯象理论
Einstein系数
8-6-3 Einstein系数 电偶极跃迁
△ 电偶极近似
△ 单色波情况
△ 非单色波情况
△ Einstein系数
△ 自发辐射与受激辐射
△ 自发辐射强度
△ 激发态寿命
△ 激光(简介)
8-6-4 电偶极跃迁选择定则
第九章 全同粒子
9-1 全同粒子
△ 全同性(不可分辨)
△ 经典力学中的情况
△ 量子理论中的情况 交换作用
9-2 交换对称性
△ 全同性原理
△ 置换算符
△ 交换两个全同粒子——对称与反对称的态矢
△ 自旋与统计
△ 不随时间变化的交换对称性
9-3 对称化与反对称化
构造对称化与反对称化态矢的原因 构造对称和反对称态矢: 两个粒子情况 N个粒子的情况
9-4 Pauli原理
△ Pauli原理
△ 原子结构
△ 原子核中中子的寿命
9-5 两个电子的自旋函数
△ 两电子体系的波函数
△ 对称与反对称自旋波函数的构造
△ 自旋在对称及反对称态中的取值
9-6 氦原子
△ H-氏量
△ 波函数
△ 基态能量的一级修正
△ 激发态能量的一级修正(简并情况)
△ 正氦与仲氦
第十章 散射
10-1 散射截面
△ 散射截面
△ 散射振幅(定态散射理论)
△ 量子理论中的情况 交换作用
10-2 分波法(有心力势场中的散射)
10-2-1 力学量完全集
力学量完全集 平面波用L2的本征函数集展开
10-2-2 相移
10-2-3 光学定理
10-3 分波法作为近似方法
10-4 Lippman-Schwinger方程
△ Green函数方法
△ 散射的积分方程——Lippman-Schwinger方程
10-5 Born近似
10-5-1 Born-Dyson展开
10-2-2 Born近似
△ 一级近似
△ 散射截面
△ 适用范围
10-6 Born近似举例
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