spContent=量子力学课程是微电子与固体电子学专业课程学习前的基础课程，本慕课针对目前微固本科专业量子力学教学面临的问题，重点突破量子力学因数学问题而产生的教学难点，解决量子力学抽象概念具体化的学习难点，补充量子力学面向微电子应用的相关内容。通过讲解介绍量子力学的基本原理，以及其在微固本科专业知识学习过程中的典型应用，旨在为微固专业同学深刻理解量子力学主要理论及其应用提供重要理论参考。
量子力学课程是微电子与固体电子学专业课程学习前的基础课程，本慕课针对目前微固本科专业量子力学教学面临的问题，重点突破量子力学因数学问题而产生的教学难点，解决量子力学抽象概念具体化的学习难点，补充量子力学面向微电子应用的相关内容。通过讲解介绍量子力学的基本原理，以及其在微固本科专业知识学习过程中的典型应用，旨在为微固专业同学深刻理解量子力学主要理论及其应用提供重要理论参考。
—— 课程团队
课程概述
量子力学课程是微电子与固体电子学专业学习固体物理、半导体物理等专业课程的基础，也是从事量子器件研究的基础。
本课程主要面向微电子学与固体电子学专业同学，针对目前本专业量子力学教学面临的问题，重点突破量子力学因数学问题而产生的教学难点，解决量子力学抽象概念具体化的学习难点，补充量子力学面向微电子应用的相关内容。通过讲解介绍量子力学的基本原理，以及其在微固本科专业知识学习过程中的典型应用，旨在为微固专业同学深刻理解量子力学主要理论及其应用提供重要理论参考。
课程32个学时，包括四章内容，第一章微观粒子二象性与状态描述、第二章薛定谔方程的简单应用、第三章力学量的算符表示与表象理论、第四章微扰理论及其应用。仍要补充说明的是，本课程面向微电子学生，以引导学生量子力学入门，激发兴趣为主。以工程思维解决理科问题，难免出现一些不严谨之处，同学们可以日后在高等量子力学的学习中予以补充强化。
授课目标
本课程针对微电子学与固体电子学专业同学，讲解介绍量子力学的基本原理，引导学生量子力学入门。力求学以致用，聚焦微固本科专业知识学习过程中量子力学的典型应用，为微固专业同学深刻理解量子力学主要理论及其应用提供理论参考。
课程大纲
微粒二象性与状态描述
课时目标：量子力学是反映微观粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）运动规律的理论，它是微固专业同学今后学习《固体物理》和《半导体物理》的基础理论之一。本章将以旧量子论中经典的光电效应和原子结构的玻尔理论为引例，简要介绍量子力学的诞生过程，重点揭示微观粒子具有波粒二象性。同学们脑海中构建了微观粒子二象性的理念后，本章将进一步讨论理论中是如何描述这种具有二象特性微观粒子的状态，并建立描述微观粒子状态随时间变化的薛定谔方程。
1.1 前言
1.2 光电效应与光子假说
1.3 氢原子玻尔理论
1.4 波粒二象性
1.5 微观粒子状态描述（一）
1.6 微观粒子状态描述（二）
1.7 薛定谔方程（一）
1.8 薛定谔方程（二）
薛定谔方程的简单应用
课时目标：量子力学中求解粒子问题常归结为解薛定谔方程或定态薛定谔方程，因此，薛定谔方程广泛地用于原子物理、核物理和固体物理，其对于原子、分子、核、固体等一系列问题中求解的结果都与实际符合得很好。对于微电子专业同学来说，粒子能量E这个状态参量是我们今后学习过程中最为关心的物理量。在给定初始条件和边界条件以及波函数所满足的单值（波函数应是坐标和时间的单值函数，这样才能使粒子的几率在时刻t、在r点有唯一的确定值）、有限、连续（薛定谔方程中有波函数二阶导的表达式，故波函数应是有限的和连续的）的条件下，计算定态薛定谔方程可解出波函数，由此可获得粒子的分布概率和任何可能实验的能量数值。这一章中，我们将把定态薛定谔方程应用到几个比较简单的力学体系中去，求出方程的解和阐明这些解，尤其是这些情况下体系能量的物理意义。
2.1 一维无限深势阱
2.2 正交归一完备函数组
2.3 用正交归一完备函数组展开
2.4 傅里叶级数展开
2.5 构造正交归一函数
2.6 勒让德多项式
2.7 线性谐振子
2.8 氢原子问题
2.9 粒子流密度与粒子数守恒定律
2.10 势垒贯穿
力学量的算符表示与表象理论
课时目标：第一章我们已经看到，由于微观粒子具有波粒二象性，微观粒子状态的描述方式和经典粒子不同，需要用几率波函数来描写。量子力学中微观粒子力学量（如坐标、动量、角动量、能量等）由于波粒二象性，首先是坐标和动量就不能同时有确定值，同样使得我们不得不用和经典力学不同的方式，即用算符来表示微观粒子的力学量。本章前半部分将讨论量子力学的力学量为什么需要用算符来表示、该算符有何特点、该算符对应本征值的本征函数有何特点，以及如何写出量子力学中力学量对应的算符。量子力学可用两种观点处理，它们本质相同，但表现形式不同。简单地说，一种为微分方程形式，称为薛定谔波动力学；另一种是海森堡矩阵力学，其形式为矩阵。本章后半部分将讨论如何将薛定谔波动力学微分方程形式转化为海森堡矩阵力学形式，即量子力学中的表象理论。
3.1 力学量与算符的关系（一）
3.2 力学量与算符的关系（二）
3.3 算符对易关系与测不准原理
3.4 表象理论的数学基础
3.5 态与力学量的表象（一）
3.6 态与力学量的表象（二）
微扰理论及其应用
课时目标：在量子力学中，基于薛定谔方程，获得体系能量本征值和本征函数往往不能精确求解，需要简化处理很小的附加量的问题，微扰论是常采用的方法之一。按照体系哈密顿算符是否显含时间，微扰理论可分为定态微扰论和含时微扰论两种。其中，定态微扰论按照能量是否简并，又分为非简并和简并两种情况。本章将首先介绍这几种微扰理论，然后讨论其在半导体物理Si晶体能带结构解算中的应用。
4.1 非简并定态微扰理论
4.2 简并定态微扰理论
4.3 含时微扰理论
4.4 固体能带理论基础
4.5 非简并定态微扰理论应用
4.6 电子自旋
4.7 简并定态微扰理论应用
4.8 含时定态微扰理论应用
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预备知识
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
《量子力学》，周世勋编著
《量子力学》，宋建军，杨雯编著
常见问题
1）、量子力学学习过程中会出现因数学问题而产生的学习难点，需要同学们对该部分数学知识补充强化；
2）、量子力学课程部分内容抽象，一些同学难以理解，这需要同学们转变学习思维习惯，避免抽象概念具体化。
浙公网安备 33010802012594号
