量子力学

Preface 前言

PartⅠ TheWaveFunctionandSchr?dingerEquation

第一部分 波函数及薛定谔方程

Chapter1 ThewavefunctionandSchr?dingerequation波函数和薛定谔方程 1

1.1 ThewaveGparticledualityandmatterwave波粒二象性与物质波 1

1.2 Wavefunctionanditsstatisticalinterpretation波函数及其统计解释 5

1.3 Theprincipleofsuperposition 态叠加原理 8

1.4 TheSchr?dingerequation 薛定谔方程 9

Biography 人物档案 11

Essay短文:Schr?dingercatandEPRparadox薛定谔猫和EPR佯谬 14

Associatedapplication 相关应用:TEMandSEM 透射及扫描电子显微镜 16

Animationandsimulation 演示与模拟 18

Discussionquestions 讨论问题 21

Exercises 习题 22

Chapter2 TimeGindependentSchr?dingerequationanditsapplicationinone

dimension定态薛定谔方程及其在一维问题中的应用 23

2.1 TimeGindependentSchr?dingerequationandthestationarystate 定态薛定谔方程和定态 23

2.2 Theboundstateanddiscretespectra 束缚态与分立谱 27

2.3 Reflectionandtransmission,tunnelingeffect反射与透射,隧穿效应 44

Biography 人物档案 54

Associatedapplication 相关应用:STM 扫描隧道显微镜 55

Animationandsimulation 演示与模拟 56

Discussionquestions 讨论问题 60

Exercises 习题 60

PartⅡ PhysicalObservablesandRepresentations第二部分 可观测物理量及表象理论

Chapter3 Physicalobservablesandrepresentations可观测量及其表示理论 64

3.1 Observablesandoperators 力学量与算符 64

3.2 EigenvaluesandeigenvectorsofHermitianoperators 厄米算符的本征值与本征矢量 71

3.3 Representationsandtheirtransformations表象理论与表象变换 80

3.4 Theuncertaintyprinciple 不确定原理 89

3.5 Diracnotationandtheoccupationnumberrepresentation 狄拉克符号与占有数表象 94

Biography 人物档案 102

Essay短文:Heisenbergandmatrixmechanics海森伯与矩阵力学 102

Animationandsimulation 演示与模拟 103

Discussionquestions 讨论问题 108

Exercises 习题 108

PartⅢ ApplicationsoftheSchr?dingerEquationin3D 第三部分 薛定谔方程在三维空间中的应用

Chapter4 Aparticleinacentralfield 中心力场中的粒子 110

4.1 Aparticleinacentralfield 中心力场中的粒子 110

4.2 TheradialequationforanelectronintheCoulombpotential 库仑场中运动电子的径向方程 118

4.3 Thehydrogenatom 氢原子 124

Biography 人物档案 129

Essay短文:NielsBohrandhistheoryforthehydrogenatom 波尔和他的氢原子理论 130

Associatedapplication 相关应用:Quantumcomputer量子计算机 131

Discussionquestions 讨论问题 133

Exercises 习题 134

PartⅣ ApproximationMethods第四部分 近似方法

Chapter5 Perturbationtheory 微扰理论 135

5.1 TimeGindependentperturbationtheory 定态微扰理论 136

5.2 TimeGdependentperturbationtheory 含时微扰理论 148

5.3 Theadiabatictheorem 绝热理论 171

Biography 人物档案 174

Essay短文:Berryphase Berry相位 175

Associatedapplication 相关应用:Laser 激光 177

Animationandsimulation 演示与模拟 178

Discussionquestions 讨论问题 180

Exercises 习题 182

PartⅤ SpinandIdenticalParticleSystem第五部分 自旋和全同多粒子体系

Chapter6 SpinandIdenticalParticleSystem 自旋和全同粒子体系 185

6.1 TheSternGGerlachexperimentanditsinterpretation 斯特恩G格拉赫实验及其解释 185

6.2 Thedescriptionofspin 自旋的描述 189

6.3 TheSchr?dingerequationofchargedparticlesinanexternal

electromagneticfield 带电粒子在外电磁场中的薛定谔方程 194

6.4 Totalangularmomentum 总角动量 199

6.5 Finestructureofalkaliatoms 碱金属原子的精细结构 205

6.6 TheZeemaneffect 塞曼效应 208

6.7 Characteristicsofidenticalparticles 全同粒子的特征 212

6.8 Thewavefunctionforasystemofidenticalparticles 全同粒子体系的波函数 214

6.9 WavefunctionsfortwoGelectronsystem 两电子体系的波函数 218

6.10 Theheliumatom 氦原子 224

Biography 人物档案 228

Essay短文:QuantumentanglementandBelltheorem 量子纠缠与Bell定理 232

Associatedapplication 相关应用:BoseGEinsteincondensation玻色G爱因斯坦凝聚 234

Animationandsimulation 演示与模拟 237

Discussionquestions 讨论问题 239

Exercises 习题 240

References 参考文献 242

Appendices 附录 244

Index 索引 263

Basic principle sand the ory required for developing apractical and intuitive understanding of quantum mechanics are examined．Animations,conceptual problems and practical applications are present edat the end of each chapter to help readers better visualize and understand quantum phenomena．As the book is especially designed for bilingual teachingand learning,the characteristics of differences betweene as ternand western thought and presentations are considered with attempts to bridge those differences．