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高等量子力学

课程代码:SS031012

课程负责人: 王静
共建教师:
课程建设:校级精品课程 开课学院:物理科学与技术学院

开课时间:2019年12月18日 学习人数:97人
有效时间: 永久有效 评分:
课程简介

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985211高校都开设了该门课程。

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教学大纲

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

4Wich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

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教学团队

本教学团队共有教师5人,全部具有博士学位,具有博士学位教师比例为100%。其中教授3人、副教授和讲师各1人,高职称教师比例为80%。课程组教师中,40-50岁教师3人,30-40岁教师2人,各占50%。形成中、青年搭配合理的教学梯队,且工作年限都两年以上,工作两年以上教师比例为100%。每届学生平均10人,师生比超1:2。主讲教师1人,其他教师轮流穿插讲授并负责辅导答疑。