《量子力学基础》是一门关于量子力学基本概念的课程。国内外绝大多数量子力学的教材主要讲述量子力学的基础知识和相关的应用,很少或几乎不讲物理学家是如何提出这些基本概念的。本课程正好对这部分内容进行讲解,是量子力学课程的有益的补充。
课程详细讲述了量子力学的基本概念,包括普朗克量子论,爱因斯坦光量子,玻尔氢原子理论,德布罗意物质波,海森堡矩阵力学,狄拉克量子泊松括号,薛定谔波动力学,玻恩波函数统计解释,海森堡不确定关系,泡利不相容原理,量子力学哥本哈根解释,爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬和量子纠缠。
通过本课程的学习,学生一方面掌握这些基本概念的形成和发展过程,另一方面也能学习物理学家面对新的物理问题时的研究思路和解决方法。
课程的特色和亮点就是原汁原味,课程以物理学家的原始文献为依据详细讲述这些基本概念,学生能够身临其境地感受到物理学家面对物理谜团时的灵感,思路和方法。
本课程是讲述量子力学基本概念的理论课程。通过本课程的学习,学习者能够系统掌握普朗克量子论,爱因斯坦光量子,玻尔氢原子理论,德布罗意物质波,海森堡矩阵力学,狄拉克量子泊松括号,薛定谔波动力学,玻恩波函数统计解释,海森堡不确定关系,泡利不相容原理,量子力学哥本哈根解释,爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬和量子纠缠这些基本概念,也能提高分析问题解决问题的能力。
第一周 普朗克量子论
1.1 热辐射
1.2 黑体辐射
1.3 Wien定律
1.4 Rayleigh-Jeans公式
1.5 Planck公式
1.6 Planck量子论
第一周单元测试
第二周 爱因斯坦光量子,玻尔氢原子理论
2.1 光量子的提出
2.2 光电效应的解释
2.3 电磁场量子化
3.1 Bohr氢原子理论的提出
3.2 对应原理及应用:频率和光谱线强度
第二周单元测试
第三周 德布罗意物质波,海森堡矩阵力学
4.1 de Broglie物质波假说
4.2 de Broglie物质波导出氢原子能级
5.1 Bohr-Kramers-Slater理论
5.2 Kramers色散理论
5.3 一人文章:矩阵的引入
5.4 一人文章:Heisenberg量子化条件
5.5 一人文章:一维谐振子
第三周单元测试
第四周 海森堡矩阵力学,狄拉克量子泊松括号,薛定谔波动力学
5.6 两人文章
5.7 三人文章
5.8 矩阵力学求解一维谐振子
5.9 矩阵力学处理问题的方法
6.1 经典泊松括号
6.2 Dirac量子泊松括号
7.1 变分法引进定态Schrödinger方程
7.2 物质波引进得到定态Schrödinger方程
7.3 波动力学微扰论
7.4 含时Schrödinger方程
第四周单元测试
第五周 薛定谔波动力学,玻恩波函数统计解释,海森堡不确定关系
7.5 两种力学等价性:矩阵乘法和对易关系
7.6 两种力学等价性:算符Heisenberg运动学方程
7.7 Schrödinger方程求解一维谐振子
8.1 Born波函数统计解释提出
8.2 Born散射
9.1 Heisenberg位置动量不确定关系
9.2 Heisenberg时间能量不确定关系
9.3 Heisenberg不确定关系严格导出
9.4 Dirac-Jordan表象变换理论
第五周单元测试
第六周 泡利不相容原理
10.1 Bohr-Sommerfeld理论和Bohr原子壳层结构
10.2 Stoner原子壳层结构
10.3 Pauli不相容原理
10.4 同科电子的原子态
10.5 氦原子能级之谜
10.6 Fermi-Dirac分布
第六周单元测试
第七周 量子力学的哥本哈根解释,爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬和量子纠缠
11.1 哥本哈根解释
11.2 Wheeler延迟选择实验
11.3 没有相互作用的相互作用
11.4 Everett多世界解释
11.5 自洽历史理论
11.6 量子信息诠释
11.7 哥本哈根解释的意义
12.1 Einstein光子箱
12.2 Einstein-Podolsky-Rosen佯谬
12.3 Schrödinger猫和量子纠缠
第七周单元测试
普通物理学(力学、热学、电磁学、光学、原子物理学),量子力学I
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。
1 黄永义编著,量子力学基本概念的发展(第2版),中国科学技术大学出版社,2021.4.
2 Malcolm Longair, Quantum Concepts in Physics: An Alternative Approach to the Understanding of Quantum Mechanics, Cambridge University Press, 2013
学习过程中,若发现视频、习题以及其它学习材料中的疏漏、错误,请大家及时批评指正,帮助我们逐步完善这门课程。