自然科学总论 类型
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125千字 字数
2024-09-01 发行日期
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主编推荐语

带你穿梭微观世界，领略量子物理之美。

内容简介

《张朝阳的物理课》作为火爆全网的“烧脑”在线课程，以高密度知识输出带动科学学习热潮。

本书聚焦于量子力学领域，研算现代科技与宇宙奇观背后的物理根基。从原子核到遥不可及的白矮星，从原子分子的构造细节到物质状态变换的宏观规律，从双单摆的经典案例过渡到核磁共振的现代前沿科技……

本书对我们存在的世界进行了深入剖析，不仅能够帮助读者用物理思维解密物质结构，还能培养读者用严谨的数理语言描述自然的能力。相比前两卷，第三卷是该系列的进阶之作，内容更加丰富。通过对量子力学物理图像及数学方法的研算，帮助读者逐步走向当代物理学前沿，对于培养严谨的科学思维模式和提升逻辑推理能力有显著帮助。

目录

  • 版权信息
  • 内容简介
  • 前言
  • 01 波包及其演化
  • 如何完整描述一个微观粒子
  • 一、从偏微分方程的角度重新看薛定谔方程
  • 二、用偏微分方程的“三板斧”处理薛定谔方程
  • 小结 Summary
  • 微观粒子能被视为一个质点吗
  • 一、存在“点粒子”吗
  • 二、一个高斯波包的自由演化
  • 小结 Summary
  • 势场中的粒子会消失或者突然跃迁吗
  • 一、势场中微观粒子波函数的一般形式
  • 二、正交归一条件与测量公设
  • 三、定态波函数——以无限深方势阱为例
  • 四、一个实例：无限深方势阱
  • 小结 Summary
  • 运动的波包如何演化（上）
  • 一、描述匀速向前传播的粒子
  • 二、刻画波包的运动：群速度与相速度
  • 三、波包的速度可以超光速吗
  • 小结 Summary
  • 运动的波包如何演化（下）
  • 一、向前运动的高斯波包
  • 二、高斯波包的反射与自我干涉
  • 小结 Summary
  • 02 量子隧穿效应与α衰变
  • 量子力学如何理解电流
  • 一、量子力学中的概率密度与概率流及其守恒方程
  • 二、概率流的若干实例
  • 小结 Summary
  • 氢原子的轨道磁矩
  • 一、氢原子本征波函数的概率流和磁矩
  • 二、与经典电子轨道模型的对应
  • 小结 Summary
  • 波函数的反射
  • 一、粒子动能小于阶梯势垒高度时的反射
  • 二、穿透和延迟相位的物理意义
  • 小结 Summary
  • 量子隧穿效应
  • 一、一维方势垒的散射
  • 二、原子核的α衰变
  • 小结 Summary
  • 03 粒子的散射
  • 中心力场下粒子的散射（上）
  • 一、散射定态的渐近行为
  • 二、散射截面及其物理意义
  • 小结 Summary
  • 中心力场下粒子的散射（中）
  • 一、利用球面波展开平面波
  • 二、一般势场的讨论
  • 小结 Summary
  • 附录
  • 中心力场下粒子的散射（下）
  • 小结 Summary
  • 04 自旋及二能级系统
  • 线性代数如何帮助我们理解量子力学
  • 一、波函数与态矢
  • 二、算符与矩阵
  • 小结 Summary
  • 微观粒子的磁矩是量子化的吗（上）
  • 一、银原子在不均匀磁场中的运动
  • 二、自旋算符和自旋态
  • 小结 Summary
  • 微观粒子的磁矩是量子化的吗（下）
  • 一、任意方向上的自旋算符
  • 二、自旋随时间演化
  • 小结 Summary
  • 最简单的量子体系是什么
  • 一、二能级系统的定义
  • 二、受扰动的二能级系统
  • 小结 Summary
  • 受扰动的二能级系统如何演化
  • 一、基矢的选择：表象变换
  • 二、方阵的对角化
  • 三、二能级系统的含时演化和拉比振荡
  • 小结 Summary
  • 05 核磁共振
  • 核磁共振是如何实现的
  • 一、粒子自旋与磁场相互作用的直观图像
  • 二、自旋在圆磁场中的演化与共振
  • 三、核磁共振级数带来结构化学的新认知
  • 小结 Summary
  • 06 再访谐振子
  • 为何谐振子能量是分立的
  • 一、薛定谔方程的渐近行为
  • 二、谐振子的能谱——量子化是束缚态的必然结果
  • 三、弥散的基态波函数阻止液氦凝固
  • 小结 Summary
  • 可以用代数方法求解谐振子吗
  • 一、一维谐振子的哈密顿算符与升降算符
  • 二、能谱与能量本征态
  • 小结 Summary
  • 三维谐振子的能量本征态是简并的吗
  • 一、分解三维谐振子以得到能级表达式
  • 二、用整数的分解求得各向同性谐振子的简并度
  • 小结 Summary
  • 如何求解相互作用的谐振子
  • 一、经典耦合谐振子的运动的模式分解
  • 二、量子化的耦合谐振子及其能级
  • 小结 Summary
  • 07 晶体的晶格与比热
  • 什么是谐振子链
  • 一、排列在格点上的一维谐振子系统
  • 二、谐振子链的集体模式分解
  • 三、格点上的傅里叶分析
  • 小结 Summary
  • 谐振子链可以被量子化吗
  • 一、谐振子链的正则量子化
  • 二、算符的对易关系
  • 小结 Summary
  • 什么是声子
  • 一、谐振子链上的升降算符
  • 二、升降算符的作用与模式激发
  • 三、谐振子链上的波粒二象性
  • 小结 Summary
  • 声子如何影响晶体的比热
  • 一、固体比热的爱因斯坦模型
  • 二、固体比热的德拜模型
  • 小结 Summary
  • 08 电子气体的简并压与白矮星
  • 零温电子气体也存在压强吗
  • 一、白矮星内部电子气体的特性
  • 二、从微观视角理解压强来源
  • 三、零温电子气体的简并压
  • 小结 Summary
  • 如何估算白矮星中心处的压强
  • 一、恒星的演化末期
  • 二、流体静平衡方程
  • 三、估算白矮星中心处的压强
  • 小结 Summary
  • 具有1倍太阳质量的白矮星有多大
  • 一、根据平衡条件得到白矮星的半径
  • 二、分析具有1倍太阳质量的白矮星的情况
  • 小结 Summary
  • 09 电子气体的相对论修正与钱德拉塞卡极限
  • 相对论性粒子的量子力学是怎样的
  • 一、相对论性粒子的色散关系
  • 二、薛定谔方程与克莱因-戈尔登方程
  • 三、相对论性粒子在一维无穷深势阱中的能级
  • 小结 Summary
  • 零温电子气体为什么有相对论效应
  • 一、零温电子气体为什么会受相对论效应的影响
  • 二、推导相对论性电子气体的压强公式
  • 小结 Summary
  • 白矮星的质量上限是多少
  • 一、为什么估算白矮星半径时需要考虑相对论效应
  • 二、极端相对论性电子气体的简并压
  • 三、估算白矮星的质量上限：钱德拉塞卡极限
  • 小结 Summary
  • 10 氢原子基态能级的相对论修正
  • 相对论效应会怎么影响氢原子基态能级
  • 一、氢原子的薛定谔方程、基态能级与基态波函数
  • 二、非简并能级的微扰计算
  • 三、氢原子基态能级的相对论修正
  • 小结 Summary
  • 11 奥本海默近似与化学键
  • 怎么理解双原子分子的比热阶梯
  • 一、玻恩-奥本海默近似：以氢分子为例
  • 二、利用变分法求解基态波函数与基态能量的数学原理
  • 小结 Summary
  • 化学键的本质是什么
  • 一、根据对称性选择试探波函数
  • 二、求试探波函数的能量均值
  • 三、化学键的物理成因
  • 小结 Summary
  • 12 用变分法计算氦原子的能级
  • 氦原子的基态能量怎么求
  • 一、多电子间的屏蔽效应
  • 二、构造两个电子的试探波函数
  • 三、初步计算试探波函数的能量均值
  • 四、利用积分技巧计算能量均值的交叉项
  • 五、氦原子的基态能量
  • 小结 Summary
  • 13 分析力学与双单摆
  • 拉格朗日力学
  • 一、几何光学的费马原理
  • 二、从牛顿力学到变分原理
  • 三、从变分原理到运动方程
  • 四、拉格朗日力学
  • 小结 Summary
  • 从天体到弹簧摆
  • 一、牛顿引力势下的质点运动
  • 二、弹簧摆的动力学
  • 小结 Summary
  • 耦合双摆
  • 一、耦合双摆系统
  • 二、耦合双摆的运动方程
  • 三、小角度耦合双摆的简正模式
  • 四、小角度近似的合法性
  • 小结 Summary
  • 从拉格朗日力学到哈密顿力学
  • 一、从拉格朗日力学到哈密顿力学
  • 二、天体力学中的哈密顿函数
  • 三、电磁场中带电粒子的拉格朗日函数
  • 四、带电粒子在电磁场中运动的正则方程
  • 小结 Summary
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出版方

电子工业出版社

电子工业出版社成立于1982年10月，是国务院独资、工信部直属的中央级科技与教育出版社，是专业的信息技术知识集成和服务提供商。经过三十多年的建设与发展，已成为一家以科技和教育出版、期刊、网络、行业支撑服务、数字出版、软件研发、软科学研究、职业培训和教育为核心业务的现代知识服务集团。出版物内容涵盖了电子信息技术的各个分支及工业技术、经济管理、科普与少儿、社科人文等领域，综合出版能力位居全国出版行业前列。