量子力學-教學大綱

云南師范大學物理與電子信息學院物理/應用物理專業(yè)《量子力學》課程教學大綱【課程名稱】量子力學（QuantumMechanics）【課程編碼】09B005050【課程類別】專業(yè)基礎課/必修課【課時】72【學分】4.0【課程性質(zhì)、目標和要求】（課程性質(zhì)）本課程為物理類本科生的專業(yè)基礎課和必修課。（教學目標）1、使學生了解微觀世界矛盾的特殊性和微觀粒子的運動規(guī)律，初步掌握量子力學的原理和基本方法;2、本課程的內(nèi)容與前沿課題有廣泛的聯(lián)系，可以培養(yǎng)學生的研究興趣和能力，為今后深入學習打下基礎;3、使學生了解量子力學在近代物理中的廣泛應用，深入和擴大在普通物理中學到的有關(guān)內(nèi)容，以適應今后中學物理教學的需要;4、通過學習培養(yǎng)學生辯論唯物注意世界觀及獨立分析問題解決問題的能力。（教學要求）1、教師在教學中可選擇教材，但教材及教學內(nèi)容必須覆蓋本大綱要求及安排;2、教學中應抓住本課程基本概念，規(guī)律，基本方法，突出重點及難點，講清邏輯關(guān)系并形成系統(tǒng)的知識體系;3、應積極探索啟發(fā)式，討論式等多種授課模式;4、根據(jù)需要使用現(xiàn)代教學手段，但應考慮實際效果?！窘虒W時間安排】本課程計4.0學分，72學時,學時分配如下：章次課程內(nèi)容課時備注（教學形式）1緒論4課堂教學2波函數(shù)和Schr?dinger方程12課堂教學3一維勢場中的粒子14課堂教學4力學量用算符表達12課堂教學5力學量隨時間的演化與對稱性10課堂教學6中心力場8課堂教學7自旋4課堂教學8微擾論4課堂教學9學期復習4課堂教學合計72【教學內(nèi)容要點】第一章緒論一、學習目的要求1、使學生了解量子物理發(fā)展簡史，量子力學的研究對象及特點；2、掌握微觀粒子的波粒二象性的實驗事實及解釋二、主要教學內(nèi)容1、黑體輻射與普郎克的量子假說2、光電效應與愛因斯坦的光量子假說3、原子光譜與玻爾的量子論4、德布羅意物質(zhì)波假說三、課堂討論選題1、從黑體輻射的發(fā)現(xiàn)中，體會科學發(fā)現(xiàn)的過程及特點（唯象理論的特點）2、從光電效應的發(fā)現(xiàn)中，體會科學發(fā)現(xiàn)的過程及特點（唯象理論的特點）3、從玻爾量子論的發(fā)現(xiàn)中，體會科學發(fā)現(xiàn)的過程及特點（唯象理論的特點）四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學（卷I）》（第二版）第一章習題1、2、3、4第二章波函數(shù)和Schr?dinger方程一、學習目的要求通過本章的學習使學生掌握波函數(shù)的物理意義，薛定愕方程的建立過程及簡單的運用。二、主要教學內(nèi)容1、波函數(shù)的統(tǒng)計涵義2、態(tài)疊加原理3、薛定愕方程4、粒子流密度和粒子數(shù)守恒5、定態(tài)薛定愕方程6、初值問題的求解過程三、課堂討論選題1、單光子雙縫干涉實驗的深入討論，引出波函數(shù)的物理思想2、薛定諤方程的假說性質(zhì)，及科學研究中假說的地位3、初值問題的完整求解路徑總結(jié)4、對于量子力學中關(guān)于波函數(shù)假定的總結(jié)及應用5、對于量子力學中關(guān)于Schr?dinger方程的總結(jié)及應用四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學教程》（第三版）第一章習題1.1-1.72、中國科學技術(shù)大學《美國物理試題與解答6》的習題1011及它的變體第三章一維勢場中的粒子一、學習目的要求通過本章的學習使學生掌握一維勢場中粒子的能量本征值態(tài)的一般性質(zhì)，并能夠求解一些類型的一維勢場能量本征問題和初值問題。二、主要教學內(nèi)容1、一維勢場中粒子的能量本征值態(tài)的一般性質(zhì)2、一維勢場中的例子：方勢、一維諧振子勢（貫穿勢和δ勢為選學內(nèi)容）三、課堂討論選題1、一維勢場中能量本征函數(shù)的的性質(zhì)總結(jié)及運用2、請自行對于學過的各種類型一維勢場求解方法、勢場性質(zhì)進行對比和歸納四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學教程》（第三版）第二章習題2.1-2.122、中國科學技術(shù)大學《美國物理試題與解答6》的習題1031、1035、1042及它們的變體第四章力學量用算符表達一、學習目的要求通過本章的學習使學生掌握量子力學中力學量用算符表示的基本原理，并能夠運用相關(guān)知識到具體問題。二、主要教學內(nèi)容1、基本內(nèi)容(1)算符的一般運算規(guī)則(2)線性算符與厄密算符(3)力學量的算符表示(4)動量算符與角動量算符(5)量子力學中關(guān)于測量的假定(6)兩個力學量同時具有確定值的條件、不確定關(guān)系2、選學內(nèi)容(1)連續(xù)譜本征函數(shù)的“歸一化”三、課堂討論選題1、對于量子力學中關(guān)于測量的假定的總結(jié)及應用2、對于量子力學中關(guān)于測量的假定的總結(jié)及應用3、目前已經(jīng)學過的力學量的算符表示的總結(jié)四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學教程》（第三版）第三章習題3.1-3.162、中國科學技術(shù)大學《美國物理試題與解答6》的習題1068及它的變體第五章力學量隨時間的演化與對稱性一、學習目的要求通過本章的學習使學生掌握力學量隨時間演化的性質(zhì)、對稱性和全同多粒子體系的量子力學性質(zhì)，并能夠用于解決具體問題。二、主要教學內(nèi)容1、力學量平均值隨時間的變化、守恒定律2、守恒量和對稱性的關(guān)系3、全同粒子體系與波函數(shù)的交換對稱性(全同粒子體系的波函數(shù)、泡利原理(兩個全同粒子組成的體系，N個全同F(xiàn)ermi子組成的體系，N個全同Bose子組成的體系))三、課堂討論選題1、經(jīng)典力學中的對稱與力學量守恒如何？2、經(jīng)典力學中力學量守恒條件如何？四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學教程》（第三版）第四章習題4.1、4.2、4.3第六章中心力場一、學習目的要求通過本章的學習使學生掌握中心力場中粒子運動的一般性質(zhì)，并能夠解決幾個具體類型的中心力場問題。二、主要教學內(nèi)容1、中心力場中粒子運動的一般性質(zhì)2、無限深球方勢阱3、三維各項同性諧振子4、氫原子三、課堂討論選題1、回顧理論力學中相關(guān)內(nèi)容及性質(zhì)四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學教程》（第三版）第四章習題5.1、5.4、5.5、5.10、5.112、井孝功《量子力學》第六章習題6.1、6.26.4.第七章自旋一、學習目的要求1、通過本章學習使學生掌握電子自旋假設的內(nèi)容2、初步了解角動量藕合理論二、主要教學內(nèi)容1、基本內(nèi)容(1)電子自旋(2)電子的自旋算符與自旋函數(shù)2、選學內(nèi)容兩個角動量的藕合三、課堂討論選題1、經(jīng)典力學中剛體自轉(zhuǎn)的相關(guān)知識回顧四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學教程》（第三版）第八章習題8.1、8.2、8.32、周世勛《量子力學教程》第七章習題7.2、7.3、7.4、7.53、井孝功《量子力學》第八章習題8.17第八章微擾論一、學習目的要求通過本章學習使學生掌握定態(tài)微擾理論的基本思想和應用條件，并了解變分法與含時微擾理論。二、主要教學內(nèi)容1、非簡并定態(tài)微擾理論2、簡并定態(tài)微擾理論3、原子一級斯塔克效應三、課堂討論選題1、薛定諤方程精確求解的復雜性及近似方法的必要性和可行性四、課外作業(yè)選題1、曾謹言《量子力學教程》（第三版）第十章習題10.1、10.2、10.32、周世勛《量子力學教程》第五章習題5.2、5.3【成績考核方式】成績考核由平時成績和期末成績兩部分組成;從教學改革的角度講，也可針對學生情況適當采用一些其他有創(chuàng)新性的培養(yǎng)方式。1、成績評定總則成績考核由平時成績和期末成績兩部分組成，平時成績占30%。2、平時成績評定平時成績由課后作業(yè)、課堂隨堂練習作業(yè)和出勤情況決定。3、期末考核評定(1)采取閉卷方式，可用多題型，每卷不得少于四種題型;(2)考題80%或以上的分值來自“基本內(nèi)容”，余下分值可來自選學內(nèi)容;(3)總題量不少于20個，單題分值不超過15分;(4)內(nèi)容覆蓋所講各重要知識點?！窘滩呐c參考書目】指定教材：曾謹言《量子力學教程》.第三版.北京：科學出版社。2010年參考書目：張永德：《量子力學》.第一版.北京：科學出版社.2000年曾謹言：《量子力學卷Ⅰ.卷Ⅱ》.第三版.北京：科學出版社.2000年曾謹言：《量子力學導論》.北京：北京大學出版社.2000年張永德：《量子信息物理原理》.北京：科學出版社.2006年曾謹言：《量子力學教程》.北京：科學出版社.2003年尹鴻鈞：《量子力學》.合肥：中國科技大學出版社.1999年關(guān)洪：《量子力學基礎》.北京：高等教育出版社.1999年蘇汝鏗：《量子力學》.第二版.北京：高等教育出版社.2002年鄒鵬程：《量子力學》.第二版.北京：高教出版社.2003年井孝功：《量子力學》.哈爾濱：哈爾濱理工大學出版社.2004年顧萊納[德]：《量子力學導論.量子力學對稱性》.北京：北京大學出版社.2001年陳鄂生：《量子力學基礎教程》.山東：山東大學出版社.2002年張哲華：《量子力學與原子物理學》.武漢：武漢大學出版社.1997年曾謹言：《量子力學新進展一、二、三輯》.北京：北京大學出版社王文正：《量子力學朝花夕拾》.北京；科學出版社.2004年張禮：《量子力學前沿問題》.北京：清華大學出版社.2000年吳強,柳盛典：《量子力學習題精解》.北京：科學出版社.2003年張永德柳盛典：《物理學大題典（6）量子力學卷》.北京：科學出版社2005年井孝功：《量子力學習題解答》.哈爾濱：哈爾濱理工大學出版社.2004年史守華：《量子力學-考研輔導教材》.北京：清華大學出版社.2003年宋鶴山：《量子力學典型題精講》.山東：大連理工大學出版社.2004年錢伯初：《量子力學習題精選與剖析上、下》.第二版.北京：科學