量子力學Ⅱ

量子力學Ⅱ pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

[德] 顧樵 著
圖書標籤:
  • 量子力學
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  • 高等教育
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  • 理論物理
  • 薛定諤方程
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齣版社: 科學齣版社
ISBN:9787030409720
版次:1
商品編碼:11508577
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2014-08-01
用紙:膠版紙
頁數:636
字數:401000
正文語種:中文

具體描述

産品特色

編輯推薦

適讀人群 :物理學和相關理工科專業的本科生和研究生,高等院校教師和科研院所技術人員,具有一定物理學及數學基礎的自學者,在國外學習的本科生、研究生及訪問學者
《量子力學Ⅱ》適閤用作物理學和相關理工科專業的本科生和研究生的教材,可供高等院校教師和科研院所技術人員在理論研究與工程技術中使用,也可供具有一定物理學及數學基礎的自學者自修,還可供在國外學習的本科生、研究生及訪問學者參考。

內容簡介

  《量子力學Ⅱ》是一部內容豐富、貫通中西的綜閤性量子力學專著,根據作者20多年來在德國和中國開設量子力學講座和相關研究成果提煉而成。《量子力學Ⅱ》共17章,劃分為六個層次:背景知識,基本理論,基本理論問題的新解法,重要專題討論,擴展到其他學科,聯係到新進展和前沿課題。《量子力學Ⅱ》注重自身理論體係的科學性、嚴謹性、完整性與實用性。將中國傳統教材與國外先進教學內容相結閤;將量子力學的縱嚮演化與知識現狀相結閤;將基本理論問題與相應的新解法相結閤;將概念性錶述與專題討論相結閤;將應用實踐與其他學科相結閤;將基礎性知識與新進展和前沿課題相結閤。既為教學所用,又適應科研需要。附有大量不同類型的綜閤性例題,便於不同層次讀者從中學習和掌握分析問題、解決問題的思路與方法。量子力學工為前8章,量子力學Ⅱ為第9~第17章。

作者簡介

顧樵,現代科學傢,發錶114篇論文和5本專著,完成30多個科研項目,兩項專利。主要研究激光物理學和量子光學。

內頁插圖

目錄

目錄
第9章 測不準原理 319
9.1 力學量在任意態中的平均值 319
9.1.1 分立譜:概率幅 319
9.1.2 連續譜:動量波函數 322
9.2 狄拉剋符號 326
9.2.1 態矢量的狄拉剋符號錶示 326
9.2.2 本徵矢的完備性關係式 328
9.2.3 應用:典型例題 330
9.3 密度算符與平均值 333
9.3.1 算符的跡 333
9.3.2 平均值的密度算符錶示 334
9.4 算符的對易關係 336
9.4.1 算符的對易關係 336
9.4.2 算符對易的物理意義 340
9.5 測不準原理 341
9.5.1 一般性推導 341
9.5.2 矢量模型:狄拉剋符號 344
9.5.3 數學方法:傅裏葉變換 345
9.5.4 物理現象:電子單縫衍射 347
9.5.5 幾何圖像:勢阱中的小球 347
9.6 測不準原理的應用 348
9.6.1 自由粒子 348
9.6.2 一維無限深勢阱 349
9.6.3 諧振子 351
9.6.4 氫原子 354
9.6.5 含時情況:自由粒子波包 357
9.6.6 一個實例:庫珀對與超導現象 357
9.7 量子體係的演化與守恒量 359
9.7.1 期待值的演化 360
9.7.2 守恒量 360
9.8 能量一時間測不準關係 361
9.8.1 一個簡單的推導方法 361
9.8.2 作為一般性測不準關係的推論 362
9.8.3 從相對論推導測不準關係 363
9.8.4 一個例子:糾纏態中的測不準關係 365
第10章 錶象與矩陣力學 367
10.1 連續譜錶象 367
10.1.1 坐標錶象 367
10.1.2 動量錶象 367
10.2 分立譜Q錶象 368
10.2.1 態在Q錶象的錶示:列矢量 368
10.2.2 算符在Q錶象的錶示:矩陣 370
10.3 數態錶象與相乾態 372
10.3.1 數態錶象 372
10.3.2 任意態在數態錶象的波函數 373
10.3.3 相乾態在數態錶象的波函數 375
10.3.4 相乾態的基本性質 377
10.4 矩陣力學錶述 378
10.4.1 本徵矢的正交性關係式 378
10.4.2 本徵矢的完備性關係式 380
10.4.3 平均值公式 381
10.4.4 本徵方程 382
10.4.5 薛定諤方程 383
10.5 錶象變換 384
10.5.1 波函數的變換 384
10.5.2 幺正變換 386
10.5.3 算符的交換 386
10.5.4 幺正變換的性質和物理意義 387
10.6 泡利矩陣 388
10.6.1 基本性質 388
10.6.2 本徵態:自鏇嚮上和自鏇嚮下 391
10.6.3 泡利矩陣中的錶象變換 395
10.6.4 二能級原子:哈密頓算符和躍遷算符 396
10.6.5 雙態問題:中微子振蕩 397
第11章 微擾論 401
11.1 基本概念 401
11.2 定態微擾論 402
11.2.1 微擾論方程 402
11.2.2 能量和波函數的一級近似 403
11.2.3 能量的二級修正 404
11.2.4 典型例題 406
11.3 簡並微擾論 417
11.3.1 簡並微擾論 417
11.3.2 氫原子的斯塔剋效應 418
11.4 哈密頓替代法 422
11.4.1 哈密頓替代法 422
11.4.2 應用舉例 423
11.5 含時微擾論 425
11.5.1 含時微擾論方程 425
11.5.2 量子躍遷 427
第12章 原子與光場相互作用 433
12.1 偶極近似下的哈密頓算符 433
12.2 原子與光場相互作用 434
12.2.1 吸收 434
12.2.2 受激發射 434
12.2.3 自發發射 435
12.3 愛因斯坦方程 435
12.3.1 非相乾微擾光場 435
12.3.2 愛因斯坦方程 437
12.3.3 選擇定則 440
12.3.4 躍遷速率 442
12.4 激光 443
12.4.1 激光産生的物理機製 443
12.4.2 激光的量子特性 445
12.5 自發發射與閤作自發發射 447
12.5.1 自發發射:熒光 447
12.5.2 閤作自發發射:超熒光和超輻射 448
第13章 散射 451
13.1 經典散射理論 451
13.1.1 剛性球散射 451
13.1.2 一般情況:散射截麵 453
13.1.3 盧瑟福散射 454
13.2 量子散射理論 456
13.3 分波法 458
13.3.1 理論錶述 458
13.3.2 量子剛性球散射 461
13.4 玻恩近似 463
13.4.1 薛定諤方程:格林函數法 463
13.4.2 一般性結果 465
13.4.3 玻恩近似 466
13.4.4 應用舉例 466
第14章 角動量與自鏇 469
14.1 角動量:算符代數法 469
14.1.1 角動量算符與球諧函數 469
14.1.2 升階算符和降階算符 469
14.1.3 本徵態和本徵值 471
14.1.4 典型例題 474
14.2 自鏇 475
14.2.1 氫原子的軌道磁矩 476
14.2.2 自鏇和自鏇1/2 477
14.2.3 施特恩-格拉赫實驗 479
14.2.4 自鏇態的矢量錶示 482
14.3 角動量的組閤與耦閤 485
14.3.1 自鏇-自鏇組閤:三重態和單態 485
14.3.2 自鏇-軌道耦閤:能級精細結構 488
14.4 塞曼效應 491
14.4.1 強磁場情況 492
14.4.2 弱磁場情況 494
第15章 全同粒子與固體 496
15.1 全同粒子的不可區分性 496
15.2 二粒予體係 497
15.2.1 二粒子體係 497
15.2.2 體係的本徵函數 498
15.2.3 玻色子與費米子 500
15.3 固體的量子理論 501
15.3.1 固體中的電子:兩種模型 502
15.3.2 自由電子氣模型 502
15.3.3 能帶形成的機製 504
15.3.4 剋勒尼希彭尼模型 505
15.3.5 能帶論 507
15.3.6 絕緣體、導體、半導體 515
15.3.7 光子晶體 517
15.4 量子統計力學 519
15.4.1 三粒子體係 519
15.4.2 N粒子體係 521
15.4.3 最概然布居數 523
15.4.4 參數的物理意義 526
15.4.5 量子統計分布與平均粒子數 527
15.5 量子統計力學的應用 528
15.5.1 化學勢與費米能級 528
15.5.2 黑體輻射與平均光子數 529
15.5.3 晶格振動、聲子與德拜模型 530
15.6 石墨烯 535
15.6.1 石墨烯:碳原子網 535
15.6.2 石墨烯的能帶結構 537
15.6.3 奇異的量子效應 539
15.6.4 石墨烯的狄拉剋方程 540
第16章 輻射場的量子態 542
16.1 輻射場的量子化 542
16.1.1 無損耗傳輸綫的量子化 543
16.1.2 單模輻射場的量子化 544
16.1.3 電場算符及其正交分量 546
16.2 光子數態 547
16.3 混沌態 548
16.4 相乾態 549
16.4.1 平移算符 550
16.4.2 非正交性 552
16.4.3 完備性 552
16.4.4 在坐標錶象的波函數 553
16.5 壓縮態 554
16.5.1 壓縮態 554
16.5.2 非經典光 555
16.5.3 雙光子相乾態 556
16.5.4 壓縮態的物理圖像 558
16.6 薛定諤貓態 559
16.6.1 薛定諤貓態 559
16.6.2 偶相乾態和奇相乾態 564
16.7 薛定諤貓態的相乾性 566
16.7.1 薛定諤貓態的退相乾 566
16.7.2 用位相調製維持相乾性 566
16.7.3 薛定諤貓態的量子統計性質 568
16.7.4 位相調製的實驗方案 569
16.8 傑恩斯-卡明斯模型:穿衣態 570
16.8.1 JCM的精確解 570
16.8.2 含時JCM體係的一般解 573
16.9 JCM體係的量子統計性質 574
16.9.1 一般性結果 574
16.9.2 真空態 575
16.9.3 相乾態 576
16.10 腔QED和量子計算機 580
16.10.1 腔QED 580
16.10.2 量子計算機 581
16.11 糾纏態 582
16.11.1 糾纏態的一般概念 583
16.11.2 糾纏態的典型實驗 588
16.11.3 原子與光場的糾纏度 591
16.11.4 生命運動中的量子糾纏機製 594
第17章 相對論量子力學與反物質 597
17.1 非相對論量子力學 597
17.2 剋萊因-戈爾登萬程 598
17.3 狄拉剋相對論方程 599
17.3.1 狄拉剋方程 599
17.3.2 平麵波解 600
17.3.3 連續性方程 601
17.4 狄拉剋方程的應用:中心勢場問題 602
17.4.1 中心勢場問題 602
17.4.2 氫原子能級的精細結構 604
17.5 負能量與正電子 607
17.5.1 負能量詮釋與正電子預言 607
17.5.2 正電子的發現 608
17.6 反物質 609
17.6.1 正負電子對湮沒 609
17.6.2 反質子 610
17.6.3 自然界的7射綫爆 611
17.6.4 反物質 612
17.7 反物質的應用 612
17.7.1 腫瘤的診斷和治療 612
17.7.2 反物質燃料 614
17.7.3 反物質武器 614
17.8 宇宙的對稱性 615
索引 616
量子力學Ⅰ
第1章 量子力學基礎 1
第2章 波函數與薛定諤方程 56
第3章 一維勢場模型 99
第4章 一維勢場模型的應用 151
第5章 量子諧振子 196
第6章 諧振子模型的應用 232
第7章 力學量的算符錶示 252
第8章 三維空間的量子力學 272

精彩書摘

量子力學Ⅱ第9章測不準原理第9章測不準原理我們在第7章曾引進量子力學的一個基本假設,即力學量的算符錶示。其基本含義是,如果量子力學體係的某個力學量用算符錶示,那麼當這個體係處於的本徵態ψ時,這個力學量有確定值,它就是本徵方程ψ=λψ中的本徵值λ。不過這個假設還不能完全解決量子力學的問題。如果體係不是處於的本徵態ψ,而是處於一個任意態,這時算符所錶示的力學量是否還有確定值?該力學量的取值與的本徵值之間有怎樣的關係?這些問題更具一般性。為瞭從根本上解決這些問題,本章從厄米算符本徵函數的正交性和完備性齣發,討論力學量在任意態中的平均值,並隨之引入概率幅(分立譜)和動量波函數(連續譜)的重要概念。之後我們介紹量子力學的狄拉剋符號錶述,並在狄拉剋符號的意義上定義密度算符,進而利用密度算符給齣量子力學平均值的一般錶達式。然後我們一般性地討論算符的對易關係和兩個力學量同時有確定值的條件。在上述討論基礎上,最後我們進入本章的核心問題——測不準原理。我們將從不同的角度論述這一量子力學最重要的原理,並介紹它在一些典型體係中的應用。9.1力學量在任意態中的平均值〖1〗9.1.1分立譜:概率幅我們在7.2節討論瞭厄米算符本徵函數的正交性和完備性。我們已經知道,若ψ1(x),ψ2(x),…,ψn(x),…是厄米算符的歸一化本徵函數,相應的本徵值為λ1,λ2,…,λn,…它們滿足本徵方程ψn(x)=λnψn(x),則本徵函數服從正交性關係式∫ψ�砿(x)ψn(x)dx=δmn(9.1.1)
而任一連續函數f(x)可以按本徵函數集ψn(x)展開為f(x)=∑ncnψn(x)(9.1.2)
其中,展開係數cn=∫ψ�硜(x)f(x)dx(9.1.3)
是復常數。現在我們考查展開係數cn的物理意義。設f(x)已經歸一化,利用ψn(x)的正交性關係式(9.1.1),我們有 1=∫f��(x)f(x)dx=∫∑mc�砿ψ�砿(x)∑ncnψn(x)dx
=∑m∑nc�砿cn∫ψ�砿(x)ψn(x)dx
=∑m∑nc�砿cnδmn
=∑ncn2(9.1.4)
由這個結果可以看齣,|cn|2具有概率的意義。先考慮一個特殊情況,如果f(x)是算符的某一個本徵態,如f(x)=ψN(x),則式(9.1.4)右邊的求和中除|cN|2=1外,其餘都等於零。根據第7章的假設,在這種情況下測量力學量F,必定得到確定的結果λN。一般情況下,|cn|2錶示在任意態f(x)中發現本徵態ψn(x)的概率(體係處於本徵態ψ1(x),ψ2(x),…,ψn(x),…的概率之和為1)。換言之,cn2錶示在f(x)態中測量力學量F得到本徵值λn的概率。由此,cn通常被稱為“概率幅”(probability amplitude),這是量子力學中一個非常重要而有趣的概念。基於上述討論,我們引進有關力學量算符錶示的另一個基本假設:量子力學中錶示力學量的算符是厄米算符,它們的本徵函數構成完備集,當體係處於任意波函數f(x)所描述的狀態時,力學量F沒有確定的數值,而是有一係列可能的值,這些值就是算符的本徵值λ1,λ2,…,λn,…測量力學量F得到本徵值λn的概率是cn2。這樣一來,力學量F在任意態f(x)中的平均值便是〈F〉=∑nλncn2(9.1.5)
它具有統計平均的形式。這樣的平均值錶示式我們之前遇到過,一個典型的例子就是式(2.3.10)。現在我們一般性地證明:式(9.1.5)所示的統計平均值可以簡化為式(2.1.32)所示的期待值:〈〉=∫f��(x)f(x)dx(9.1.6)
事實上,我們有∫f��(x)f(x)dx=∫∑mc�砿ψ�砿(x)∑ncnψn(x)dx
=∑m∑nc�砿cnλn∫ψ�砿(x)ψn(x)dx
=∑m∑nc�砿cnλnδmn
=∑nλncn2(9.1.7)
現在我們可以看齣,力學量F在任意態f(x)中的統計平均值就是算符在這個態中的期待值。利用式(9.1.6)可以直接從算符和體係所處的狀態f(x)得齣力學量F在這個狀態中的平均值。如果體係的狀態f(x)就是算符的一個本徵態ψN(x),則式(9.1.6)給齣〈〉=∫ψ�砃(x)ψN(x)dx=λN(9.1.8)
這時力學量F的平均值就是確定的本徵值λN,這正是第7章所討論的情況。例考慮庫侖場中的類氫離子,其初始波函數為Ψ(r,0)=1A2ψ100+ψ210+2ψ211+3ψ21,-1(9.1.9)
其中,本徵函數ψnlm由式(8.4.1)錶示。(1) 求歸一化常數A;(2) 求任意t時刻的波函數Ψ(r,t)。解(1) 方法1由初始波函數Ψ(r,0)的歸一化條件和本徵函數ψnlm的正交性關係式(8.4.2),我們得到
1=∫Ψ(r,0)2dr
=1A∫2ψ��100+ψ��210+2ψ��211+3ψ��21,-12ψ100+ψ210+2ψ211+3ψ21,-1dr
=1A4∫ψ1002dr+∫ψ2102dr+2∫ψ2112dr+3∫ψ21,-12dr
=1A4+1+2+3�軦=10方法2由式(9.1.4)知,體係處於各個本徵態的概率之和為1,即1=2A2+1A2+2A2+3A2�軦=10(9.1.10)
這一方法更為簡單。(2) 任意t時刻的波函數由式(2.3.4)錶示為
Ψ(r,t)=∑ncnψn(r)exp-ihEnt
=1102ψ100exp-ihE1t+ψ210+2ψ211+3ψ21,-1exp-ihE2t
其中,E1和E2由式(8.3.33)給齣為E1=-mZ2e42h2,E2=-mZ2e48h2(9.1.11)9.1.2連續譜:動量波函數以上討論瞭的本徵值組成分立譜的情況。如果的本徵值組成連續譜,則相應的本徵方程為ψλ(x)=λψλ(x)(9.1.12)
這時本徵值λ取連續變化的實數。本徵函數的正交性關係式變為∫ψ�腸恕�(x)ψλ(x)dx=δ(λ-λ′)(9.1.13)
任意態f(x)按本徵函數集ψλ(x)的展開則錶示為對本徵值λ的積分:f(x)=∫c(λ)ψλ(x)dλ(9.1.14)
其中,c(λ)即為連續譜情況下的概率幅。為求c(λ),對式(9.1.14)兩邊同乘以ψ�腸恕�(x),然後對x積分,並利用正交性關係式(9.1.13),得到∫ψ�腸恕�(x)f(x)dx=∫ψ�腸恕�(x)∫c(λ)ψλ(x)dλdx
=∫c(λ)∫ψ�腸恕�(x)ψλ(x)dxdλ
=∫c(λ)δ(λ-λ′)dλ=c(λ′)(9.1.15)
即c(λ)=∫ψ�腸�(x)f(x)dx(9.1.16)
它與分立譜情況下的概率幅(9.1.3)有相同的形式。相應於式(9.1.4),現在有1=∫f��(x)f(x)dx
=∫∫c��(λ′)ψ�腸恕�(x)dλ′∫c(λ)ψλ(x)dλdx
=∫∫c��(λ′)c(λ)∫ψ�腸恕�(x)ψλ(x)dxdλ′dλ
=∫c(λ)∫c��(λ′)δ(λ′-λ)dλ′dλ
=∫c��(λ)c(λ)dλ=∫c(λ)2dλ(9.1.17)
這個結果顯示,c(λ)2具有概率密度的意義。事實上,c(λ)2是在任意態f(x)中發現本徵態ψλ(x)的概率密度。換言之,它是在f(x)態中測量力學量F得到λ的概率密度。於是力學量F在f(x)態中的平均值為〈F〉=∫λc(λ)2dλ(9.1.18)
在連續譜情況下,依然可以用式(9.1.6)求平均值。事實上,由式(9.1.6)可以推導齣式(9.1.18)的結果,就像分立譜情況下推導齣式(9.1.7)一樣。現在我們考慮一種重要的特殊情況,即式(9.1.12)中的為一維動量算符:=x=-ih�氮祒,這時式(9.1.12)中的ψλ(x)是動量本徵函數(式(7.3.7))ψp(x)=12πhexpihpx(9.1.19)
則概率幅由式(9.1.16)給齣為c(p)=12πh∫∞-∞exp-ihpxf(x)dx=12πhFω(9.1.20)
這裏,ω=p/h,而F(ω)=∫∞-∞f(x)exp-iωxdx(9.1.21)
是f(x)的傅裏葉變換。可見在動量本徵函數情況下,概率幅c(p)本質上是波函數f(x)的傅裏葉變換。由連續譜的一般性結果(9.1.17)可知,|c(p)|2是動量概率密度(momentum probability density)。由此c(p)可以稱為動量空間的波函數(momentum space wave function),簡稱動量波函數(momentum wave function)。關於|c(p)|2是動量概率密度的結論,我們還可以從另一個角度進行論證。為此首先介紹下麵的帕塞瓦爾定理(Parseval theorem)和Plancherel定理。設函數f(x)和g(x)均存在傅裏葉變換:F(ω)=∫∞-∞f(x)exp-iωxdx,G(ω)=∫∞-∞g(x)exp-iωxdx(9.1.22)
它們的反變換為f(x)=12π∫∞-∞F(ω)expiωxdω,g(x)=12π∫∞-∞G(ω)expiωxdω(9.1.23)
則帕塞瓦爾定理錶示為∫∞-∞f(x)g��(x)dx=12π∫∞-∞F(ω)G��(ω)dω(9.1.24)
而Plancherel定理錶示為∫∞-∞f(x)2dx=12π∫∞-∞F(ω)2dω(9.1.25)證明由式(9.1.22)和式(9.1.23),我們有∫∞-∞f(x)g��(x)dx=∫∞-∞f(x)12π∫∞-∞G(ω)expiωxdω�砫x
=12π∫∞-∞f(x)∫∞-∞G��(ω)exp-iωxdωdx
=12π∫∞-∞G��(ω)∫∞-∞f(x)exp-iωxdxdω
=12π∫∞-∞F(ω)G��(ω)dω
因此式(9.1.24)得證。令g=f,則式(9.1.25)得證。現在我們設式(9.1.25)中的f(x)錶示歸一化的量子力學波函數,則12π∫∞-∞F(ω)2dω=1(9.1.26)
利用式(9.1.20),並注意到ω=p/h,即得∫∞-∞c(p)2dp=1(9.1.27)
可見c(p)2確實是動量概率密度。例設氫原子處於基態。求電子動量波函數、動量概率密度和相應的動量徑嚮概率密度。解我們首先將基態氫原子的波函數(式(8.5.8a))ψ100(r)=1πa3/2exp-ra(9.1.28)
按動量算符的本徵函數(式(7.3.12))ψp(r)=1(2πh)3/2expihp?r(9.1.29)
展開為ψ100(r)=∫c(p)ψp(r)dp(9.1.30)
由式(9.1.16),電子動量波函數為c(p)=∫ψ�硃(r)ψ100(r)dr(9.1.31)
將式(9.1.28)和式(9.1.29)代入式(9.1.31),得到圖9.1.1球坐標係(r,θ,��):將極軸z取為 p的方嚮c(p)=1π2(2ah)3/2∫exp-ihp?rexp-radr(9.1.32)
下麵在球坐標係(r,θ,��)中計算這個積分。注意在這個積分中p是固定的,我們可以將極軸z取為p的方嚮(圖9.1.1),這樣p?r=prcosθ。於是式(9.1.32)的積分可以寫為




















































前言/序言


宇宙的織錦:經典天體物理學導論 (一本關於宏大宇宙圖景、星辰演化與引力作用的經典著作) —— 獻給所有仰望星空、渴望理解宇宙基本規律的求知者 --- 第一部分:星光與尺度——我們所處的宇宙環境 本書將帶領讀者踏上一段穿越時空與尺度的壯麗旅程,從我們熟悉的太陽係,深入到浩瀚的星際空間,最終觸摸到宇宙的邊界。我們著重於利用經典物理學的框架——牛頓的萬有引力定律和麥剋斯韋的電磁理論——來精確描述和預測宇宙中宏大天體的行為與性質。 第一章:測繪星空與基本量綱 距離的藝術: 介紹天文測量的基本方法。如何利用三角視差法精確測定近鄰恒星的距離。詳細討論秒差距(Parsec)的定義及其重要性。引入光年與天文單位(AU)在不同尺度下的適用性。 光度的尺度: 區分恒星的視亮度(Apparent Brightness)與內在光度(Luminosity)。推導光度與距離平方的反比關係(平方反比定律),並展示如何通過測光數據反演齣天體的真實能量輸齣。 光譜的語言: 深入探討電磁波譜在天文學中的核心地位。分析恒星發齣的輻射如何攜帶關於溫度、化學成分和運動速度的信息。詳細介紹吸收綫和發射綫的形成機製,並展示如何利用多普勒效應測量星體的徑嚮速度。 第二章:太陽係的動力學結構 開普勒定律的再審視: 不僅復述開普勒定律,更重要的是從牛頓的引力定律齣發,嚴格推導這三定律的物理意義。分析橢圓軌道的能量和角動量守恒。 攝動與穩定: 討論雙星係統乃至多體係統的引力相互作用。介紹拉格朗日點(Lagrange Points)的物理意義及其在空間任務中的應用。分析長期軌道穩定性問題,為何行星軌道在數十億年尺度上保持穩定。 行星的形成與演化(基於吸積模型): 介紹太陽星雲假說。詳細描述塵埃顆粒如何通過碰撞凝聚形成微行星,最終吸積成巨行星和類地行星的過程。討論氣體吸積和雪綫(Ice Line)對行星構成的影響。 第二部分:恒星的生命周期——從誕生到死亡 恒星是宇宙中最主要的能量工廠和物質循環中心。本部分聚焦於恒星的內部結構、能量産生機製以及它們在不同質量下迥異的生命終結方式。 第三章:恒星的內部結構與流體靜力學平衡 結構方程的建立: 推導描述恒星內部狀態的四個基本微分方程:質量連續性方程、壓力梯度方程(力平衡)、能量産生率方程和輻射能流方程。強調流體靜力學平衡是恒星宏觀穩定的基石。 能量傳輸機製: 詳盡比較輻射傳輸(Radiation Transport)和對流(Convection)兩種主要的能量輸運方式。分析在恒星不同深度,哪種機製占主導地位,並解釋這一選擇對恒星外觀(如太陽的對流層)的影響。 恒星大氣層: 探討恒星外層結構,從光球層(Photosphere)到色球層(Chromosphere)和日冕(Corona)。分析光球層是觀測者能夠直接“看到”的邊界,以及黑體輻射在近似恒星溫度計算中的應用。 第四章:核能的驅動與主序星 熱核反應的物理基礎: 介紹質子-質子鏈(p-p chain)和碳氮氧循環(CNO cycle)在恒星內部發生的核聚變過程。計算不同溫度下,這兩種反應的相對重要性。 赫羅圖(H-R Diagram)的構建: 詳細解釋如何通過觀測數據繪製赫羅圖。分析主序星帶(Main Sequence)的物理含義——恒星在其生命中氫燃料消耗階段的穩定狀態。理解質量是決定恒星在主序帶位置和壽命的唯一關鍵因素。 恒星演化的時間尺度: 解釋為何大質量恒星壽命極短而低質量恒星壽命極長。計算太陽等量級恒星在其主序階段的壽命估算。 第五章:巨星的膨脹與簡並態 後主序演化: 分析恒星耗盡核心氫後,嚮紅巨星分支(Red Giant Branch, RGB)演化的過程。解釋氦閃(Helium Flash)的物理機製,以及紅巨星的物理膨脹如何改變其光譜特徵。 簡並態的物理學: 引入泡利不相容原理在天體結構中的體現——電子簡並壓力。詳細分析白矮星(White Dwarf)的結構,並推導錢德拉塞卡極限(Chandrasekhar Limit)的由來,解釋為何白矮星的質量不能超過此值。 行星狀星雲與漸近巨星分支: 描述中低質量恒星如何拋射其外層物質形成行星狀星雲。介紹漸近巨星分支(Asymptotic Giant Branch, AGB)階段的熱脈衝現象及其對元素豐度的影響。 第三部分:宇宙的終局與極端天體 本部分探討質量最大的恒星如何以劇烈的方式結束生命,以及引力坍縮所産生的宇宙中最奇異、最緻密的物體。 第六章:超新星爆發與中子星 Ia型超新星的機製: 詳細分析白矮星在伴星吸積或並閤過程中,突破錢德拉塞卡極限後引發的熱核失控爆炸,即Ia型超新星的物理模型。強調其作為“標準燭光”的意義。 II型超新星與核心坍縮: 描述大質量恒星核心如何坍縮形成鐵核,並解釋反彈(Core Collapse)和中微子驅動的爆發過程。 中子星的特性: 介紹中子星的形成,其中物質的密度和結構(包括可能存在的超流體和超導態)。分析其極強的磁場和快速自轉現象,並解釋脈衝星(Pulsar)的“燈塔效應”。 第七章:時空的扭麯——黑洞的經典描述 廣義相對論的引力場方程(定性介紹): 雖然本書主要基於經典物理,但必須引入愛因斯坦場方程的最低限度概念——質量告訴時空如何彎麯,時空告訴物質如何運動。 史瓦西解與事件視界: 嚴格推導史瓦西度規(Schwarzschild Metric)和史瓦西半徑(Event Horizon)。詳細討論事件視界的概念,強調它是一個單嚮的邊界,而非物理錶麵。 黑洞的觀測證據: 介紹X射綫雙星係統中的不可見伴星如何被推斷為黑洞,以及對引力透鏡效應的經典解釋。 第四部分:星係與宇宙學概覽 最後一部分,我們將視角提升到星係和更大尺度的結構,理解引力如何組織這些龐大的集閤體。 第八章:星係的結構與運動 銀河係的尺度與形態: 描述我們銀河係的盤麵、核球和暈結構。介紹如何利用球狀星團的分布來測繪銀河係的分布。 星係的速度色散與質量分布: 運用維裏定理(Virial Theorem)來估算星係的總質量,並展示基於鏇轉麯綫觀測(盡管需要參考相對論效應進行精確解釋,但經典模型仍提供基礎框架)所揭示的“暗物質問題”的早期證據。 星係的相互作用: 討論星係團的形成,以及引力在星係碰撞和並閤中所扮演的角色。 結語:從觀測到理論的橋梁 本書旨在鞏固讀者對經典物理定律在宇宙尺度上應用的理解。我們看到,通過牛頓的引力和麥剋斯韋的電磁學,我們可以解釋從行星運行到恒星燃燒的絕大多數宏觀現象。宇宙的織錦,在這些基本力的經緯下,展現齣令人敬畏的秩序與動態。後續對更精細現象的探索(例如量子效應在恒星內部的極端高壓下或對時空結構本身的深刻理解),則需要依賴更前沿的理論框架。 --- 本書特色: 嚴謹的數學推導: 所有核心結論均輔以清晰的微分方程和代數推導,強調物理圖像與數學形式的統一。 側重經典基礎: 專注於經典物理學工具(萬有引力、熱力學、輻射傳輸)在天體物理中的應用深度。 豐富的案例分析: 貫穿太陽係、主序星、白矮星等多個天文實體的詳細案例,確保理論與觀測的緊密結閤。

用戶評價

評分

哲學思考者的啓迪 《量子力學Ⅱ》的閱讀體驗,與其說是在學習物理知識,不如說是在進行一場關於現實本質的哲學對話。書中對於量子測量問題、觀察者效應的探討,觸及瞭本體論和認識論的核心。作者並沒有給齣一個簡單明瞭的答案,而是通過引入不同的解釋,例如哥本哈根解釋、多世界解釋等,引導讀者去思考“實在”到底是什麼。我對於書中關於量子糾纏的描述尤其著迷,它似乎暗示著一種非局域性的關聯,挑戰瞭我們對於空間和時間的傳統認知。這些量子現象,如同一個巨大的謎團,不斷引發我對於宇宙運行規律的深刻思考。這本書讓我意識到,量子力學不僅僅是一種描述物理現象的工具,更是一種拓展我們思維邊界的催化劑。它鼓勵我去質疑那些習以為常的觀念,去探索更深層次的實在。我開始反思,我們所感知的世界,是否隻是量子世界的一種宏觀錶現,而其背後又隱藏著怎樣的深刻奧秘?

評分

曆史愛好者的視角 閱讀《量子力學Ⅱ》的過程,仿佛是一次穿越時空的旅程,讓我得以一窺量子力學發展的波瀾壯闊的曆史。書中在介紹不同量子理論的起源時,穿插瞭許多曆史典故和人物故事,讓我對普朗剋、愛因斯坦、玻爾等先驅們所經曆的思想鬥爭和理論演進有瞭更深刻的理解。我尤其喜歡作者在描述波粒二象性時,追溯瞭光電效應、康普頓散射等一係列關鍵實驗的發現過程。這些生動的曆史細節,讓冰冷的理論煥發齣瞭生命力。它不僅僅是一本技術性的教材,更是一部關於人類認識世界過程的史詩。書中對於早期量子力學發展中的爭議和挑戰的呈現,也讓我體會到瞭科學進步的艱辛與偉大。我甚至能想象到當時的物理學傢們,在實驗室裏,麵對著前所未有的實驗結果,是如何絞盡腦汁去解釋和構建新的理論體係的。這本書讓我從一個全新的角度去審視量子力學,它不僅是科學的進步,更是人類智慧的結晶。

評分

跨學科愛好者的樂趣 我一直對信息科學和計算技術充滿興趣,而《量子力學Ⅱ》這本書,則為我打開瞭一個全新的視角,讓我看到瞭物理學與信息科學之間韆絲萬縷的聯係。書中對於量子比特、量子門操作的講解,用一種直觀易懂的方式,讓我瞭解瞭量子計算的基本原理。我尤其驚喜地發現,書中關於量子糾纏的描述,竟然可以與信息論中的一些概念巧妙地結閤起來。作者通過類比和圖示,將抽象的量子態和運算過程形象化,讓我這個非物理專業的人也能感受到其中的魅力。它讓我明白,量子力學不僅僅是研究微觀世界的理論,更可能成為未來信息技術革命的關鍵。這本書就像一本連接不同學科的橋梁,讓我看到瞭物理學在解決實際問題,尤其是在計算和信息處理方麵巨大的潛力。我開始暢想,未來是否會有更多的跨學科融閤,利用量子力學的原理來解決我們目前麵臨的復雜問題。

評分

初學者的驚喜與挑戰 拿到《量子力學Ⅱ》這本書,我滿懷期待,畢竟《量子力學Ⅰ》已經為我打開瞭物理世界的新大門。翻開書頁,一股嚴謹而又充滿探索精神的氣息撲麵而來。書中對於量子糾纏、量子疊加態的描述,比我之前接觸的任何資料都要深入和清晰。作者沒有迴避那些看似反直覺的現象,反而用一種引導性的方式,帶領讀者一步步去理解這些奇妙的量子行為。讓我印象深刻的是,在講解量子隧穿效應時,作者不僅給齣瞭數學推導,還結閤瞭大量的類比和圖示,幫助我這種非物理專業背景的讀者也能窺見其奧妙。雖然某些章節的數學公式依然讓我頭痛,但我能感受到作者在力求讓理論變得更容易理解方麵所付齣的努力。這本書就像一位循循善誘的老師,在你睏惑時點撥,在你進步時鼓勵。它讓我意識到,學習量子力學並非遙不可及,而是一場充滿智慧和樂趣的探索之旅。我尤其喜歡作者在每章末尾提齣的思考題,它們不僅鞏固瞭所學知識,更激發瞭我進一步思考和探索的欲望。這本書讓我對未來物理學的發展充滿瞭好奇。

評分

研究者的共鳴與深化 作為一名從事量子計算研究的學者,我一直在尋找能夠深化我理解的理論書籍。《量子力學Ⅱ》恰好滿足瞭我的需求。這本書在對量子態演化、測量理論的闡述上,展現瞭作者深厚的功底和獨到的見解。書中對密度矩陣和其動力學的講解,讓我對量子係統的退相乾過程有瞭更清晰的認識,這對於理解真實世界中的量子信息丟失至關重要。作者對於算符和錶象的討論,也比我之前閱讀過的教材更加係統和詳盡,這對於我進行量子綫路設計和算法分析非常有幫助。我特彆欣賞書中對於各種量子糾纏度量的介紹,這為我評估和量化量子係統的糾纏程度提供瞭實用的工具。雖然書中涉及到一些前沿的研究方嚮,例如量子信息和量子統計力學的交叉,但這正是它吸引我的地方。它不僅鞏固瞭基礎,更引領我走嚮瞭未知的領域。這本書就像一位經驗豐富的嚮導,在我科研的道路上指引方嚮,提供寶貴的啓示。我期待著將書中的理論應用到我的實際工作中。

評分

顧樵的《量子力學》是國內同類教材中最好的。這本書很有特點。首先對於基本理論的講解很清楚,專題討論比較典型,數學推導相當詳細,實用例子很多。特彆是將量子力學知識運用於其他學科以及前沿問題。讓人大開眼界,讀起來感覺很爽。物理專業的同學買這本書不會後悔的。

評分

原本以為會是很厚一本,收到貨發現纔這麼薄?,顧樵先生的書對初學者還是很友好的,買瞭他的數理方法,再搭配看看他的量子力學,京東的活動還是給力啊,這次沒有破損,太棒瞭

評分

很好的書,可是太貴,科學齣版社齣的書越來越貴

評分

原來買過作者的數學物理方法,很好,已經自學完瞭,現在買量子力學,一脈相承

評分

不錯的中文場論書,就是在使用過程中發現不少筆誤,看來真是從講義改編來的,希望如果有再版能重新認真校驗。

評分

一直在京東買圖書,搞活動時很劃算。

評分

一位華裔老先生寫的。 我打包票,你絕對樂在其中,數學不好的也能樂在其中

評分

比書店便宜很多,貨直價實,經濟實惠,會持續關注

評分

京東的書不錯,孩子很喜歡。還會光顧!

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