编辑推荐
带你穿梭微观世界,领略量子物理之美。
内容简介
《张朝阳的物理课》作为火爆全网的“烧脑”在线课程,以高密度知识输出带动科学学习热潮。
本书聚焦于量子力学领域,研算现代科技与宇宙奇观背后的物理根基。从原子核到遥不可及的白矮星,从原子分子的构造细节到物质状态变换的宏观规律,从双单摆的经典案例过渡到核磁共振的现代前沿科技……
本书对我们存在的世界进行了深入剖析,不仅能够帮助读者用物理思维解密物质结构,还能培养读者用严谨的数理语言描述自然的能力。相比前两卷,第三卷是该系列的进阶之作,内容更加丰富。通过对量子力学物理图像及数学方法的研算,帮助读者逐步走向当代物理学前沿,对于培养严谨的科学思维模式和提升逻辑推理能力有显著帮助。
作者简介
作者张朝阳,搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官。
1986年毕业于清华大学物理系,同年考取李政道奖学金(CUSPEA)赴美留学,1993年底在美国麻省理工学院(MIT)获得博士学位,并继续在MIT从事博士后研究。1996年持风险资金,回国创立爱特信公司,并于1998年推出“搜狐”产品,同时将公司更名为搜狐公司。
章节目录
版权信息
内容简介
前言
01 波包及其演化
如何完整描述一个微观粒子
一、从偏微分方程的角度重新看薛定谔方程
二、用偏微分方程的“三板斧”处理薛定谔方程
小结 Summary
微观粒子能被视为一个质点吗
一、存在“点粒子”吗
二、一个高斯波包的自由演化
小结 Summary
势场中的粒子会消失或者突然跃迁吗
一、势场中微观粒子波函数的一般形式
二、正交归一条件与测量公设
三、定态波函数——以无限深方势阱为例
四、一个实例:无限深方势阱
小结 Summary
运动的波包如何演化(上)
一、描述匀速向前传播的粒子
二、刻画波包的运动:群速度与相速度
三、波包的速度可以超光速吗
小结 Summary
运动的波包如何演化(下)
一、向前运动的高斯波包
二、高斯波包的反射与自我干涉
小结 Summary
02 量子隧穿效应与α衰变
量子力学如何理解电流
一、量子力学中的概率密度与概率流及其守恒方程
二、概率流的若干实例
小结 Summary
氢原子的轨道磁矩
一、氢原子本征波函数的概率流和磁矩
二、与经典电子轨道模型的对应
小结 Summary
波函数的反射
一、粒子动能小于阶梯势垒高度时的反射
二、穿透和延迟相位的物理意义
小结 Summary
量子隧穿效应
一、一维方势垒的散射
二、原子核的α衰变
小结 Summary
03 粒子的散射
中心力场下粒子的散射(上)
一、散射定态的渐近行为
二、散射截面及其物理意义
小结 Summary
中心力场下粒子的散射(中)
一、利用球面波展开平面波
二、一般势场的讨论
小结 Summary
附录
中心力场下粒子的散射(下)
小结 Summary
04 自旋及二能级系统
线性代数如何帮助我们理解量子力学
一、波函数与态矢
二、算符与矩阵
小结 Summary
微观粒子的磁矩是量子化的吗(上)
一、银原子在不均匀磁场中的运动
二、自旋算符和自旋态
小结 Summary
微观粒子的磁矩是量子化的吗(下)
一、任意方向上的自旋算符
二、自旋随时间演化
小结 Summary
最简单的量子体系是什么
一、二能级系统的定义
二、受扰动的二能级系统
小结 Summary
受扰动的二能级系统如何演化
一、基矢的选择:表象变换
二、方阵的对角化
三、二能级系统的含时演化和拉比振荡
小结 Summary
05 核磁共振
核磁共振是如何实现的
一、粒子自旋与磁场相互作用的直观图像
二、自旋在圆磁场中的演化与共振
三、核磁共振级数带来结构化学的新认知
小结 Summary
06 再访谐振子
为何谐振子能量是分立的
一、薛定谔方程的渐近行为
二、谐振子的能谱——量子化是束缚态的必然结果
三、弥散的基态波函数阻止液氦凝固
小结 Summary
可以用代数方法求解谐振子吗
一、一维谐振子的哈密顿算符与升降算符
二、能谱与能量本征态
小结 Summary
三维谐振子的能量本征态是简并的吗
一、分解三维谐振子以得到能级表达式
二、用整数的分解求得各向同性谐振子的简并度
小结 Summary
如何求解相互作用的谐振子
一、经典耦合谐振子的运动的模式分解
二、量子化的耦合谐振子及其能级
小结 Summary
07 晶体的晶格与比热
什么是谐振子链
一、排列在格点上的一维谐振子系统
二、谐振子链的集体模式分解
三、格点上的傅里叶分析
小结 Summary
谐振子链可以被量子化吗
一、谐振子链的正则量子化
二、算符的对易关系
小结 Summary
什么是声子
一、谐振子链上的升降算符
二、升降算符的作用与模式激发
三、谐振子链上的波粒二象性
小结 Summary
声子如何影响晶体的比热
一、固体比热的爱因斯坦模型
二、固体比热的德拜模型
小结 Summary
08 电子气体的简并压与白矮星
零温电子气体也存在压强吗
一、白矮星内部电子气体的特性
二、从微观视角理解压强来源
三、零温电子气体的简并压
小结 Summary
如何估算白矮星中心处的压强
一、恒星的演化末期
二、流体静平衡方程
三、估算白矮星中心处的压强
小结 Summary
具有1倍太阳质量的白矮星有多大
一、根据平衡条件得到白矮星的半径
二、分析具有1倍太阳质量的白矮星的情况
小结 Summary
09 电子气体的相对论修正与钱德拉塞卡极限
相对论性粒子的量子力学是怎样的
一、相对论性粒子的色散关系
二、薛定谔方程与克莱因-戈尔登方程
三、相对论性粒子在一维无穷深势阱中的能级
小结 Summary
零温电子气体为什么有相对论效应
一、零温电子气体为什么会受相对论效应的影响
二、推导相对论性电子气体的压强公式
小结 Summary
白矮星的质量上限是多少
一、为什么估算白矮星半径时需要考虑相对论效应
二、极端相对论性电子气体的简并压
三、估算白矮星的质量上限:钱德拉塞卡极限
小结 Summary
10 氢原子基态能级的相对论修正
相对论效应会怎么影响氢原子基态能级
一、氢原子的薛定谔方程、基态能级与基态波函数
二、非简并能级的微扰计算
三、氢原子基态能级的相对论修正
小结 Summary
11 奥本海默近似与化学键
怎么理解双原子分子的比热阶梯
一、玻恩-奥本海默近似:以氢分子为例
二、利用变分法求解基态波函数与基态能量的数学原理
小结 Summary
化学键的本质是什么
一、根据对称性选择试探波函数
二、求试探波函数的能量均值
三、化学键的物理成因
小结 Summary
12 用变分法计算氦原子的能级
氦原子的基态能量怎么求
一、多电子间的屏蔽效应
二、构造两个电子的试探波函数
三、初步计算试探波函数的能量均值
四、利用积分技巧计算能量均值的交叉项
五、氦原子的基态能量
小结 Summary
13 分析力学与双单摆
拉格朗日力学
一、几何光学的费马原理
二、从牛顿力学到变分原理
三、从变分原理到运动方程
四、拉格朗日力学
小结 Summary
从天体到弹簧摆
一、牛顿引力势下的质点运动
二、弹簧摆的动力学
小结 Summary
耦合双摆
一、耦合双摆系统
二、耦合双摆的运动方程
三、小角度耦合双摆的简正模式
四、小角度近似的合法性
小结 Summary
从拉格朗日力学到哈密顿力学
一、从拉格朗日力学到哈密顿力学
二、天体力学中的哈密顿函数
三、电磁场中带电粒子的拉格朗日函数
四、带电粒子在电磁场中运动的正则方程
小结 Summary
张朝阳的物理课(第三卷)是2024年由电子工业出版社出版,作者李松。
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