本書是作者張鵬飛等在中國科學技術大學多年從事量子力學教學的過程中編寫而成的。全書給出曾謹言先生所著《量子力學(第四版)(卷Ⅰ、卷Ⅱ)》(科學出版社)的全部習題解答,每道題都力求解答詳盡,敘述清晰,同時注重激發(fā)學生的學習主動性,積極引導學生活學活用,引導學生思考以深人發(fā)掘物理內涵。
對于具有一定科研背景的題目,《量子力學習題解答與剖析》對其物理實質和內涵作了較多的剖析和發(fā)掘;對于部分典型題的解答或相關背景材料,本書還參考了國內外一些優(yōu)秀著作,充分吸收其精華。所有這些豐富了本書的內容。
本書可作為量子力學、高等量子力學課程的學習輔導書或者教學參考書,也可供物理學工作者參考。
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曾謹言所著《量子力學 (卷I、卷II)(第四版、第五版)》的全部習題解答。書中每道題都力求解答詳盡,敘述清晰。同時注重啟發(fā),激發(fā)學生學習主動性。引導學生活學活用,引導學生思考,深入發(fā)掘物理內涵。
序言
本書給出曾謹言先生所著《量子力學(第四版)(卷Ⅰ、卷Ⅱ)》(科學出版社)的全部習題解答,各章內容均遵照該書順序排列.這是我們在中國科學技術大學多年從事量子力學教學的過程中逐步編寫而成的.
二十多年來,曾謹言先生所著教材在國內量子力學教學中一直被廣泛采用.尤其是《量子力學(第四版)(卷Ⅰ、卷Ⅱ)》,體系完整,內容全面,條理清晰,敘述透徹,因而深受青年學生以及教師的歡迎.特別是曾先生還根據(jù)量子力學的前沿進展、國內量子力學教學情況以及讀者反映的信息,對該書作了多次修訂,使得它不斷完善.曾先生在該書的序言里說:卷Ⅰ適合作為本科生學習量子力學的進一步深入的參考書,卷Ⅱ則可作為研究生學習高等量子力學的主要參考書.青年物理學工作者在學完本書以后,可以比較順利地進入與量子力學有關的各前沿領域的研究工作.我們還認為卷Ⅰ非常適合用于學時較多的本科量子力學課程(如中國科學技術大學6學分120學時的量子力學課程)教學,卷Ⅱ非常適合用作高年級本科生或者研究生的高等量子力學教材.本書作為曾先生所著教材的學習輔導材料,可供本科生在初學量子力學時或者復習考研時參考之用,也可為研究生學習高等量子力學提供一定的幫助.
本書融匯編者多年來從事量子力學教學的經(jīng)驗與體會,力求解答詳盡,敘述清晰.此外,正如我們在教學中所做的那樣,在編寫過程中我們始終注意兩點:(1)貼近學生,書主要是給學生用的,應當根據(jù)學生的特點,在內容組織、編排上多從利于學生學習的角度考慮;(2)知識與方法并重,注重啟發(fā),激發(fā)學生的學習主動性,積極引導學生活學活用,引導學生思考以深入發(fā)掘物理內涵.
只要你用心揣摩就會發(fā)現(xiàn)量子力學習題常有多種解法,即所謂解無定法,不管白貓黑貓,能抓到老鼠的都是好貓,本書中的很多習題正是有多種解法.一些題存在的多種解法,我們并不試圖列出全部,而是盡量選取其中較有啟發(fā)性的.若解法有繁有簡,除少數(shù)特別巧妙的列出外,我們往往還有意給出較繁的解法,這樣做主要是為了利于大多數(shù)同學學習.同學懂了以后,自己會給出最簡單的解法.
本書最先的底稿是阮圖南教授所做的部分習題,以及編者之一(張)多年來做曾先生所著教材里的習題而積累起來的幾個筆記本.曾先生教材里的題目,不少都量子力學味道濃,或者具有一定科研背景.對部分這樣的題目,我們幾位編者曾以較大的興趣做了一些討論和思考.此外,在我們的教學過程中,學生與我們富有啟發(fā)性的討論以及我們與學生的交流,也促進了我們對一些問題的思考.這些討論和思考,使我們或者是得到了一些新的解法,或者是對一些題的物理實質和內涵作了更多的剖析和發(fā)掘,在書中以解法二、解法三等或者以討論、說明等形式附上.個別題因為這種附加的內容較多,以致于題目的解答顯得冗長且不太合乎標準,這些從一般解題要求來看并不必須,我們卻認為恰恰是這些附加的內容對于啟發(fā)學生的學習和思考是有益的,因而是本書的重要特色之一.還有若干題的巧妙解法(特別有一些解法,還是我們原先意想不到的)來源于歷年選課同學的作業(yè).
此外,對于部分典型題的解答或相關背景材料,我們參考了國內外一些優(yōu)秀的而且是我們非常欣賞的習題解答書或者教材的內容(這些著作的名稱也在本書正文的注釋或者參考文獻里列出),充分吸收其精華,其中有錢伯初教授與曾謹言教授所著《量子力學習題精選與剖析(第三版)》一書.該書內容豐富,敘述清晰,精到地演繹如何運用量子力學原理去分析處理各種具體問題,特別是對于部分習題做了深入細致的物理剖析,在細微處精彩展現(xiàn)了兩位量子力學教學名師深湛的功底.該書是編寫本書的重要參考書之一,我們在編寫過程中從該書得到了很多啟發(fā),也學到了它的很多優(yōu)點.
本書可供學習量子力學或者高等量子力學參考使用,主要目的是為了方便大家學習或者復習鞏固.當然我們最不希望同學圖這樣的方便,只是簡單地拿本書的習題解答來應付作業(yè).我們愿意在此提醒各位同學,只有自己動手用心做一定數(shù)量的習題,才能把量子力學學到手①. 就如沈惠川教授在他的《經(jīng)典力學題譜》一書的序言里所說光說不練假把戲,光練不說傻把戲,又說又練才是真把戲,也好比一個人學習游泳一定要下水一樣.我們向手頭有這本書的同學建議,當拿到一個習題時應當:(1)自己先做;(2)如果自己反復思考都不得要領,那可以先查閱一下本書,邊看邊思考,想清楚解題要點后,合上書,仍是自己獨立完成.習題做完以后,再翻開書看看,把自己做的與書中的解法比較,這樣學得踏實,等等.我們希望本書給同學提供的不是思想的束縛,也不是拐杖,而是啟發(fā),是靈感.正如詩是做不完的一樣,量子力學習題的解法往往層出不窮.我們期望,同學們在自己用心做一些題以后會發(fā)現(xiàn)樂趣,同時會給出一些更好的解法.假若同學們發(fā)現(xiàn)了更多更好的解法, 本書也就起到了拋磚引玉的作用, 這正是我們最希望看到的.
同學可以針對自己的特點選擇一些題來做,像本書習題較為豐富,有難有易,數(shù)學上也是有繁有簡.每個同學特點不一樣,有些同學數(shù)學很好,有些同學數(shù)學可能弱一點.我們覺得,數(shù)學稍弱的同學,不妨選一些數(shù)學較簡然而物理味足的題來做.學習量子力學,不應讓繁瑣的數(shù)學演算成為學習和領會量子力學物理實質的障礙.數(shù)學是物理學的工具,數(shù)學演算絕不是量子力學的全部.量子力學除了要用心學,學到腦子里,還要學到手上.通過做習題,就會了解如何運用所學知識,對它的領會也會更加深入.做習題絕不僅僅是想明白怎么做,還要動手一步一步把它做出來.想通了跟做出來是兩碼事.思考可以跳躍,有時也許會出錯.自己動手做的,你只要一步一步都不含糊,做完了
目錄
前言
第1章 量子力學的誕生 1
第2章 波函數(shù)與SchrAodinger方程 12
第3章 一維定態(tài)問題 27
第4章 力學量用算符表達 76
第5章 力學量隨時間的演化與對稱性 107
第6章 中心力場 129
第7章 粒子在電磁場中的運動 164
第8章 表象變換與量子力學的矩陣形式 170
第9章 自旋 178
第10章 力學量本征值問題的代數(shù)解法 218
第11章 束縛定態(tài)微擾論 231
第12章 量子躍遷 270
第13章 散射理論 287
第14章 其他近似方法 315
第15章 量子力學與經(jīng)典力學的關系 337
第16章 二次量子化 352
第17章 相對論量子力學 365
附錄 幾個積分和級數(shù)公式 376
主要參考文獻 379
后記 380