量子力学是20世纪物理学史上最伟大的成就,量子理论是物理学家迄今建立的最宏伟的物理理论,它博大精深、包罗万象,小至夸克和胶子的量子色动力学,大至宇宙的量子创生理论,量子理论无所不在。量子理论已经取得了前所未见的巨大的辉煌成就。
当今的量子理论已经拓展到多个学科领域。目前,如果对量子力学没有透彻了解,几乎无法认真地探讨物理学任何一个分支。作为一个科研工作者,量子力学已成为一个必备工具。因此,量子力学成为各高校或科研院所研究生入学考试理论物理、凝聚态物理、光学以及材料科学等专业的必考科目。
通过本课程的学习,学生可以了解量子力学创立的背景,量子力学的基本理论体系、基本原理以及重要的近似方法。本课程讲授中,将关注:
1. 量子力学创立初期重要的实验的理论解释。在讲授这些实验时,帮助学生了解实验的设计和实验现象的理论解释。特别是,观察到明显的实验现象的条件是什么。这对于培养学生的创新实践能力具有重要意义。
2. 关注原始文献的介绍。量子力学是经典物理发展到一定阶段的必然结果。量子力学中每一个突破都值得我们深入研究。在课堂教学中,适度介绍这些原始文献,对于学生建构自己的量子力学知识体系具有重要意义。
3. 关注定性与半定量方法的介绍。运用所学知识进行估算,是物理素养培养的基本要求。在课堂教学中,我们将教会学生运用量纲分析方法来分析物理问题的特征参量,着力培养学生快速分析和解决问题的能力。
4. 重视数值计算能力的培养。物理学中能够精确求解的问题是稀少的。一些复杂问题的解决,往往离不开一些重要模型的应用和数值计算。在解决这些问题时,如何抓住主要因素是物理专业学生的高标准要求。为此,着力讲授重要模型的建立和解决过程后,我们还会应用这些模型解决些实际的问题,以培养学生综合分析问题和解决复杂问题的能力。
5. 互助合作学习,对于培养学生的协助能力有助推作用。我们将学生分成课后学习小组,要求学生撰写周学习总结报告。这样做的好处是:1)能够及时掌握学生学习效果;2)有助于培养学生的协作能力。
量子力学课程紧扣物理学专业毕业要求,着力培养学生的物理思维习惯和物理素养。学习本课程后应达到如下要求:
知识目标:以量子力学的建立过程为线索,明晰量子力学与经典力学的适用界限,强化对基本概念、基本原理和基本方法等核心知识与前沿理论学习,拓展学生视野和宽广的跨学科知识,了解本课程在科学前沿中的应用;
能力目标:理解量子力学的建立和应用过程所蕴含的科学思想方法,具备运用所学理论知识解决典型问题以及运用定性与半定量方法解决复杂问题的能力,培养学生物理专业思维、批判性思维、创新思维、综合应用能力、协作能力、深度学习与自主学习的能力;
素质目标:通过课程思政,树立正确的价值观,培养追求卓越精神和科学精神;立足学科前沿与专业领域,培养具有国际视野,家国情怀,使命担当的社会主义接班人。
课程成绩由三部分组成:参与讨论占10%;作业占10%;线上每章节测验和期中考试占30%;期末考试占50%。总分不低于60分为合格。
线性代数
微积分与常微分方程
特殊函数
普通物理
分析力学
中文教材:
1. 周世勋 编著 陈灏 改编, 量子力学教程. 高等教育出版社.
2. 顾樵,量子力学(I、II). 科学出版社.
3. 朱栋培 等,原子物理与量子力学(上、下). 科学出版社.
4.钱伯初,量子力学,高等教育出版社.
5.曾谨言,量子力学导论,北京大学出版社.
英文教材:
1. The Principles of quantum mechanics. P. A. M. Dirac. Oxford.
2. Introduction to Quantum Mechanics, David J. Griffiths
3. A Modern Approach to QM (2th version), John S. Townsend.
4. An Introduction to Quantum Physics. A. P. French, Edwin F. Taylor.