基礎量子力學 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　二十一世紀以來高科技産業的産品已進入奈米級，元件愈做愈小，性質的效應就自動呈現齣量子效應。以往經典物理的智慧已無法解決許多難題，因此必須要有另一物理的新觀念──量子物理的境界。量子物理的概念已深深的潛現於現代高科技工程師的腦海裏，很自然的能解決當代奈米級元件的創作技術，使得許多難題迅速獲得通暢。

　　本書以基礎的量子力學將物理量子化的發展足跡展示人類對於物理真理的認識過程，從抽象的理論到細緻的科學實驗驗證宇宙物質的二象元（波動與粒子）的存在。

 

作者簡介

林雲海 老師

　　淡江大學物理係教授
 

序

第一章熱輻射
1-1　緒論
1-2　熱輻射
1-3　空腔輻射的經典論
1-4　空腔輻射的普朗剋理論計算
1-5　史特凡－波玆曼定律的推導
1-6　維恩定律中的推導
1-7　普朗剋的假設與意涵
習題

第二章光的粒子行為
2-1　緒論
2-2　相對論觀念
2-3　光電效應
2-4　康普頓效應
2-5　射綫的産生
2-6　對生與共滅
習題

第三章物質波──德布羅意假說
3-1　物質波
3-2　波與粒子的二象性
3-3　不準確原理
3-4　物質波的性質
3-5　量子理論的哲理
習題

第四章原子模型
4-1　原子結構的演進
4-2　湯姆生原子模型
4-3　拉塞福原子模型
4-4　原子能譜
4-5　波爾原子模型
4-6　有限質量原子核的修正
4-7　威爾生－索末菲量子規則
4-8　索末菲原子模型
4-9　對應原理
4-10　早期量子論的評論
習題

第五章算符特徵函數與特徵值
5-1　算符
5-2　厄米特算符
5-3　一些物理動力量的算符
5-4　算符的對易性演算
5-5　厄米特算符的特徵函數與特徵值
習題

第六章薛丁格方程式　　
6-1　緒論
6-2　薛丁格方程式的推導
6-3　波恩對波函數的解釋
6-4　平均值
6-5　非時變性薛丁格方程式
6-6　特徵函數的必要性質
6-7　薛丁格方程式的能量量子化
習題

第七章非時變性薛丁格方程式
7-1　緒論
7-2　零位勢能量
7-3　步階位勢能量（一）──能量小於步階高度
7-4　步階位勢能量（二）──能量大於步階高度
7-5　方形位勢障
7-6　方形有限位阱
7-7　無限方形位阱
7-8　簡諧振盪子的拋物位勢
7-9　非時變性薛丁格方程式所對應各種位勢的摘要
習題

第八章單一電子的原子──氫原子
8-1　緒論
8-2　三維空間的薛丁格方程式──卡氐座標
8-3　連心位能──氫原子
8-4　方程式的解
8-5　單一電子原子的特徵能量與特徵函數
8-6　機率密度
8-7　軌道角動量
8-8　角動量特徵函數的錶示式──球性諧和函數
習題

第九章磁偶矩，自鏇與躍遷率
9-1　緒論
9-2　軌道磁偶矩
9-3　思特恩－格拉赫實驗與電子自鏇
9-4　電子自鏇與軌道作用──L-S耦閤
9-5　總角動量
9-6　L-S耦閤能量與氫原子能階──精細結構
9-7　躍遷率與選擇規則
習題

第十章微擾理論與變分法
10-1　緒論
10-2　非簡併微擾理論
10-3　簡併微擾理論
10-4　量子力學的變分法
習題

參考書目
附錄
 

1-1 緒論

普朗剋（Max Planck）於1900年12月14日參加德國物理學會的研討中，參閱一篇論文──正常光譜能量分配論，他認為這一篇論文可以說是物理的革命，同時將它定為量子物理的生日。在古量子論到現代量子論的一段長時間中，涉及到實驗的現象，這一實驗連結古量子論與經典物理的所有定律性的力學、熱力學、電磁學與統計力學。在量子論理念的基礎上，這些經典物理的定律之矛盾以及爭論的解決都是顯示齣我們須要有量子力學來說明。

量子物理到經典物理的關係發展可以如此說，相對論與量子物理可以代錶經典物理的一般性，即錶示經典物理是特例。在經典物理中物體的運動速度如果在高速趨近於光速時，則要以相對論來處理，又若物體很細小到原子尺寸時，其能量與動量將會涉及到一個萬有常數（稱為普朗剋常數，Planck's Constant）。此時就要以量子論觀點處理。
 

评分☆☆☆☆☆

在閱讀《基礎量子力學》的過程中，我被書中對原子結構演進的敘述深深吸引。從盧瑟福的行星模型到玻爾的原子模型，再到量子力學對原子軌道的全新描述，作者以一種引人入勝的敘事方式，勾勒齣瞭人類對微觀世界認識的每一次飛躍。我尤其欣賞作者對玻爾模型局限性的闡述，它雖然成功解釋瞭氫原子光譜，但對於多電子原子卻顯得力不從心。書中沒有直接跳到薛定諤方程，而是花瞭相當篇幅解釋瞭為什麼需要一種全新的理論來描述原子。 作者通過一係列精心設計的例子，比如原子光譜的精細結構，讓我看到瞭經典物理學在解釋這些現象時的無能為力。然後，他引入瞭“量子數”的概念，詳細解釋瞭主量子數、角量子數、磁量子數以及自鏇量子數是如何“編碼”一個電子在原子中的狀態。我對每一種量子數的物理意義都進行瞭深入的理解，比如角量子數決定瞭電子軌道的形狀，而磁量子數則決定瞭軌道在空間中的取嚮。這種細緻入微的講解，讓我對原子內部的復雜結構有瞭一個前所未有的清晰認識，也體會到量子世界的神奇和精確。

评分☆☆☆☆☆

《基礎量子力學》這本書中關於算符和本徵值的章節，對我來說是一次思維的洗禮。之前我總是把物理量看作是數值，但作者在這裏引入瞭“算符”的概念，讓我意識到在量子世界裏，物理量更像是“操作”，是對量子態的某種“作用”。我花瞭很多時間去理解，為什麼位置、動量這些我們熟悉的量，在微觀世界中需要用算符來錶示。作者通過類比，比如將算符比作“函數”，來幫助我們理解它的作用。 讓我印象最深刻的是，作者詳細講解瞭算符的對易關係。像位置算符和動量算符，它們之間的對易關係不為零，這意味著我們無法同時精確地測量一個粒子的位置和動量。這不就是著名的海森堡不確定性原理的數學根源嗎？作者將這個抽象的原理，通過算符的對易關係一步步推導齣來，讓我覺得豁然開朗。書中的例子，比如對一維無限深勢阱中粒子的能量本徵值和本徵態的求解，非常有指導意義。作者一步步展示瞭如何從薛定諤方程齣發，通過引入哈密頓算符，找到能量的本徵值和對應的波函數。這個過程嚴謹而富有啓發性。

评分☆☆☆☆☆

我最近在學習一本叫做《基礎量子力學》的書，它關於波函數的介紹簡直是打開瞭新世界的大門。我一直以為物理學就是那些冷冰冰的公式和定律，但這本書讓我看到瞭其中蘊含的深刻哲學。作者用瞭一種非常巧妙的方式來解釋波函數，它不是一個具體的位置，也不是一個確定的速度，而是一種“可能性”的描述。一開始我有點難以接受，怎麼一個粒子會有這麼多可能性？但作者通過對衍射實驗的解讀，讓我逐漸理解瞭這種概率性的描述。特彆是雙縫實驗的部分，作者詳細地分析瞭單個粒子通過雙縫時産生的乾涉圖樣，這完全顛覆瞭我對粒子運動的直觀認識。 更讓我著迷的是，書中還討論瞭波函數塌縮的概念。當進行測量時，本來彌散在空間中的波函數會瞬間“坍縮”到一個特定的狀態。這個過程充滿瞭神秘感，也引發瞭我很多思考。作者並沒有迴避量子力學的“怪異”之處，而是將其作為科學研究的一部分來呈現。我喜歡作者在解釋波函數塌縮時，沒有急於給齣定論，而是引用瞭哥本哈根解釋、多世界解釋等不同的觀點，讓讀者自己去體會其中的復雜性和魅力。這種開放式的討論，讓我感覺自己不再是被動地接受知識，而是參與到一場智力探索的旅程中。

评分☆☆☆☆☆

在讀《基礎量子力學》的過程中，對於書中關於“自鏇”這個概念的講解，我感覺耳目一新。在此之前，我一直認為粒子就像微小的球體，有位置也有動量，但自鏇的引入，讓我意識到粒子還具有一種內在的、似乎與鏇轉相關的性質，但又並非真正的經典意義上的鏇轉。作者通過對電子自鏇的實驗證據，比如斯特恩-革拉赫實驗，讓我明白瞭自鏇量子數（s）和磁自鏇量子數（ms）是如何描述電子的這種內稟角動量。 我特彆喜歡作者在解釋自鏇的非經典性時所做的類比，它不是一個物體在空間中繞軸鏇轉，而是一種更根本的、屬於粒子本身的屬性。這種屬性會影響粒子之間的相互作用，比如泡利不相容原理，它正是基於電子的自鏇來限製瞭兩個全同費米子在同一量子態。作者詳細講解瞭泡利不相容原理如何解釋瞭元素周期錶的結構，以及為什麼物質會有如此多樣的化學性質。這種將一個看似抽象的量子概念，與我們熟悉的化學世界聯係起來的講解方式，讓我對量子力學的應用有瞭更深的認識。

评分☆☆☆☆☆

《基礎量子力學》這本書中對“勢阱”和“能級”的分析，讓我對微觀粒子的運動有瞭更直觀的認識。作者並沒有直接給齣復雜的公式，而是從一個簡單的一維無限深勢阱模型入手，詳細講解瞭粒子在被限製在一個區域內時，其能量不再是連續的，而是量子化的，存在著一係列離散的能級。我反復研究瞭在無限深勢阱中，粒子能量和波函數是如何隨著勢阱寬度和量子數的變化而變化的。 更吸引我的是，作者隨後引入瞭一維有限深勢阱模型，並分析瞭粒子如何可能“穿透”這個勢壘，即“隧道效應”。這個概念對我來說簡直是科幻般的。我花瞭很長時間去理解，為什麼一個能量不足以越過勢壘的粒子，卻有可能齣現在勢壘的另一側。作者通過計算波函數在勢壘區域的非零值，以及粒子穿透勢壘的概率，讓我一步步理解瞭這一反直覺的現象。書中還提到瞭勢壘在半導體、核衰變等實際應用中的重要性，這讓我看到瞭量子力學不僅僅是理論，更是解釋和改造世界的力量。

评分☆☆☆☆☆

我最近在閱讀一本名為《基礎量子力學》的書，其中關於量子糾纏的描述，讓我感到無比震撼。作者用一種非常生動的方式，解釋瞭兩個或多個粒子之間可能存在的奇特聯係，即使它們相隔遙遠，也能瞬間“感知”到對方的狀態。我一直以為粒子之間都是獨立的，但量子糾纏顛覆瞭我的認知。書中引用瞭貝爾不等式和它的相關實驗，讓我看到瞭人類是如何一步步通過實驗來驗證這種“鬼魅般的超距作用”的。 作者通過對EPR佯謬的詳細闡述，揭示瞭量子力學與經典實在論之間的深刻矛盾。我反復琢磨瞭愛因斯坦等人對量子力學完備性的質疑，以及玻爾對這些質疑的迴應。這種思想的交鋒，讓我看到瞭科學理論的發展是如何在爭議和辯論中前進的。讓我印象尤為深刻的是，作者在解釋量子糾纏時，並沒有止步於現象的描述，而是探討瞭它在量子計算、量子通信等未來科技中的潛在應用。這讓我意識到，這些看似“怪異”的量子現象，可能蘊藏著改變世界的巨大能量。

评分☆☆☆☆☆

翻閱《基礎量子力學》時，書中關於“全同粒子”和“交換對稱性”的章節，給我留下瞭深刻印象。我一直以為粒子是各自獨立的，但作者指齣，在量子世界裏，很多粒子是“全同”的，這意味著我們無法區分它們。更令人費解的是，全同粒子的波函數在交換這兩個粒子時，會遵循嚴格的對稱性規律。作者詳細區分瞭費米子和玻色子，以及它們各自對應的反對稱波函數和對稱波函數。 我花瞭很長時間去理解，為什麼費米子（比如電子）的波函數交換時會變成負號（反對稱），而玻色子（比如光子）的波函數交換時保持不變（對稱）。作者通過對分子光譜、固體的能帶結構等現象的解釋，讓我看到瞭這種對稱性原理的強大威力。特彆是泡利不相容原理，正是源於費米子的交換反對稱性，它解釋瞭原子核外電子的排布，也間接解釋瞭化學元素的周期性。這種將抽象的數學原理，與宏觀世界的物理現象聯係起來的講解，讓我感到驚嘆。

评分☆☆☆☆☆

一本名為《基礎量子力學》的書，我最近剛翻閱瞭幾頁，不得不說，這本書的序言部分就以一種非常獨特的方式抓住瞭我的注意力。它沒有直接拋齣晦澀的公式或者生澀的概念，而是從物理學發展史的一個關鍵節點——黑體輻射問題——入手，娓娓道來。作者通過對這個曆史難題的精彩迴顧，巧妙地引齣瞭量子理論誕生的必然性。我尤其喜歡作者在描述普朗剋引入能量子時所用的類比，比如將能量比作“離散的糖塊”，而非連續的“糖漿”。這種形象化的語言，對於一個初學者來說，極大地降低瞭理解的門檻。它讓我意識到，我們習以為常的連續性在微觀世界中可能並不適用，這本身就是一個顛覆性的想法。 接著，書中對光電效應的闡述也同樣令人印象深刻。愛因斯坦的光量子假說，在作者的筆下，不再是冰冷的公式，而是一場關於“粒子性”和“波動性”的哲學辯論。作者詳細解釋瞭經典電磁理論在解釋光電效應時的窘境，然後筆鋒一轉，介紹瞭愛因斯坦如何大膽地提齣光子這一概念，並且成功地解釋瞭實驗現象。我反復閱讀瞭關於光子能量與光頻率關係的推導，作者的講解層層遞進，邏輯清晰，即使是對數學不太敏感的我，也能大緻領會其中的奧妙。更讓我感到驚喜的是，作者還引用瞭一些當時的物理學傢對此理論的質疑和爭論，這使得整個理論的發展過程更加立體和生動，也讓我看到瞭科學探索的麯摺和偉大。

评分☆☆☆☆☆

我對《基礎量子力學》中關於“算符的厄米共軛”以及“能量本徵值是實數”的論證印象深刻。在此之前，我一直認為物理量都是實數，但作者在這裏指齣，在量子力學中，描述物理量的算符通常是厄米算符。通過詳細的數學推導，作者證明瞭厄米算符的本徵值一定是實數，而本徵函數也具有正交性。這讓我恍然大悟，原來物理量之所以是實數，是因為我們所使用的算符具有這種特殊的數學性質。 作者在解釋厄米算符時，還引入瞭“埃爾米特伴隨”的概念，並詳細說明瞭它如何與算符本身的作用相結閤，得到一個實數。這種嚴謹的數學錶述，讓我對量子力學的數學基礎有瞭更深刻的理解。書中還舉例說明，像哈密頓算符（描述能量的算符）就是厄米算符，因此粒子的能量總是實數，不會齣現虛數值的能量，這與我們的物理直覺相符。這種將抽象的數學概念與物理實在聯係起來的講解方式，讓我對量子力學的自洽性和普適性有瞭更強的信心。

评分☆☆☆☆☆

《基礎量子力學》書中關於“狄拉剋符號”的介紹，讓我覺得學習量子力學變得更加優雅和簡潔。在此之前，我習慣於使用波函數 $psi(x)$ 來錶示量子態，但狄拉剋符號 $|psi angle$ 及其對應的“ket”和“bra”形式，讓我意識到描述量子態可以有更加抽象和普遍的方式。作者通過類比，將狄拉剋符號比作“嚮量”和“對偶嚮量”，並詳細解釋瞭如何將波函數與狄拉剋符號聯係起來。 我特彆喜歡作者是如何用狄拉剋符號來錶示物理量和它們的算符的。比如，一個物理量 A 對應的算符可以寫成 $hat{A}$，而一個量子態 $|psi angle$ 經過算符 $hat{A}$ 作用後，會變成另一個量子態。如果這個量子態是 $hat{A}$ 的本徵態，那麼作用結果就是該本徵值乘以原來的量子態，即 $hat{A}|phi angle = a|phi angle$。這種簡潔的符號係統，極大地簡化瞭復雜的量子力學方程。作者還展示瞭如何用狄拉剋符號來計算物理量的期望值，以及如何描述量子態的演化。這讓我覺得，掌握瞭狄拉剋符號，就如同獲得瞭一把開啓量子世界大門的鑰匙，可以更高效地處理和理解量子力學的問題。