量子力学是关于物质世界运动规律的基本理论,是现代物理学的基础和支柱。量子力学建立一百多年来,已为大量实验所精确检验,解释了范围极为广泛的自然现象,取得了前所未有的成功。它不仅深入到物理学的各个领域,在化学、生命科学、计算机科学等领域也得到广泛的应用。
量子力学是一门发展中的科学理论,近20年来对量子力学基础的理论探索和实验验证有了长足的进步,揭示出一系列全新的物理现象。这些研究工作现已成为当代物理学一个非常活跃、深具基本意义、甚至会再次产生革命性进展的领域。
高等量子力学课程与本科生量子力学课相衔接,教学目的是使学生的量子力学知识更全面、系统和深入,为研究生学习阶段的后续课程,如量子电动力学、量子场论、固体理论和纳米材料等提供理论准备,同时也为他们开展科研工作打好基础。目前,高等量子力学已经成为攻读硕士学位研究生的一门基础课程,在物理专业的硕士研究生培养中居于核心地位,几乎所有的物理类专业都要开设这门课程。比如,北京大学,清华大学,复旦大学,吉林大学,山东大学等几乎国内的所有985、211高校都开设了该门课程。
本课程主要包括:希尔伯特空间和量子力学的理论结构、对称性理论、角动量理论、二次量子化、单电子的相对论量子力学和辐射的量子理论等内容,具体如下:
第一章:希尔伯特空间 (4学时)
1、矢量空间
2、表象理论
3、矢量空间的直和与直积
第二章:量子力学的理论结构 (4学时)
1、量子力学的基本原理
2、运动方程
3、谐振子的相干态
4、密度矩阵
第三章:对称性理论(8学时)
1、空间对称性和守恒定律
2、哈密顿算符的对称性群
3、时间平移和时间反演
第四章:角动量理论(8学时)
1、角动量算符和角动量表象
2、角动量的耦合
3、不可约张量算符
第五章:二次量子化 (8学时)
1、全同粒子的系统的希尔伯特空间
2、占有数表象
3、波粒二象性与场的量子化
4、Wich定理
第六章:相对论量子力学(8学时)
1、克莱因-高登方程
2、狄拉克方程
3、狄拉克方程的协变性
第七章:辐射的量子理论(8学时)
1、自由电磁场的量子化
2、辐射场和电子的相互作用