第1章 量子論的提出
導(dǎo)讀 1
1.1　黑體輻射及普朗克的量子假說 2
1.2　光電效應(yīng)及愛因斯坦的光子假設(shè) 4
1.3　原子及分子量子論 5
1.3.1　玻爾的原子模型量子論 5
1.3.2　分子量子論 10
1.4　材料功能特性的量子論基礎(chǔ) 11
1.4.1　材料的電學(xué)性能 11
1.4.2　材料的光學(xué)性能 11
1.4.3　材料的磁學(xué)性能 12
1.4.4　新材料科技中的量子論 13
小知識 16
拓展 17
推薦閱讀資料 17
參考文獻(xiàn) 17
思考題 18
習(xí)題 18

第2章 量子力學(xué)的建立
導(dǎo)讀 19
2.1　物質(zhì)客體的波粒二象性 19
2.1.1　德布羅意關(guān)系式與粒子的波動性 19
2.1.2　電子的德布羅意波長 21
2.1.3　自由粒子的德布羅意波 22
2.2　狀態(tài)及狀態(tài)波函數(shù) 22
2.2.1　經(jīng)典粒子和經(jīng)典波的雙縫實驗 23
2.2.2　電子的雙縫實驗及概率波 24
2.2.3　波動-粒子二重性矛盾的分析 25
2.2.4　波函數(shù)的意義及其數(shù)學(xué)表示 27
2.3　波函數(shù)（態(tài)） 疊加原理 29
2.3.1　態(tài)疊加概念 29
2.3.2　態(tài)疊加的量子力學(xué)解釋 30
2.4　薛定諤方程 32
2.4.1　從自由粒子的波動方程到薛定諤方程 33
2.4.2　定態(tài)薛定諤方程 34
2.4.3　自由電子近似與材料體系中的薛定諤方程 36
2.5　概率流密度和粒子數(shù)守恒定律 36
小知識 40
拓展 41
推薦閱讀資料 42
思考題 42
習(xí)題 42

第3章 力學(xué)量算符及矩陣力學(xué)
導(dǎo)讀 45
3.1　算符與力學(xué)量的算符表示 45
3.1.1　算符的定義及一般運(yùn)算規(guī)則 45
3.1.2　力學(xué)量算符的性質(zhì) 47
3.2　力學(xué)量算符的本征值、本征函數(shù) 49
3.2.1　厄密算符的性質(zhì) 50
3.2.2　動量算符和角動量算符的本征態(tài)與本征值 51
3.3　力學(xué)量的測量 54
3.3.1　本征態(tài)中的力學(xué)量測量 55
3.3.2　任意態(tài)中力學(xué)量的測量 55
3.3.3　力學(xué)量的期望值——平均值 57
3.3.4　不同力學(xué)量同時有確定的值的條件 57
3.4　測量值的不確定性——測不準(zhǔn)關(guān)系 58
3.5　力學(xué)量隨時間的變化與守恒定律 59
3.5.1　力學(xué)量隨時間的變化 59
3.5.2　守恒定律 59
3.6　量子力學(xué)的矩陣表示 61
3.6.1　N 維復(fù)線性空間 61
3.6.2　狀態(tài)的狄拉克符號表示 63
3.6.3　態(tài)和力學(xué)量的矩陣表示 64
3.6.4　表象變換 68
拓展 73
推薦閱讀資料 73
思考題 73
習(xí)題 74

第4章 自旋與全同粒子
導(dǎo)讀 77
4.1　電子自旋假設(shè) 77
4.2　電子的自旋算符和自旋函數(shù) 80
4.2.1　自旋算符 80
4.2.2　自旋波函數(shù) 81
4.3　全同粒子 86
4.3.1　全同粒子定義及特性 86
4.3.2　全同粒子體系的波函數(shù)特征——對稱和反對稱 86
4.3.3　費米子和玻色子 88
4.4　全同粒子體系的波函數(shù)構(gòu)建——泡利原理 88
4.4.1　兩個全同粒子體系 88
4.4.2　N 個全同粒子體系 89
4.5　兩個電子體系的自旋狀態(tài)描述 92
4.5.1　兩個電子的自旋波函數(shù) 92
4.5.2　^S 2，^S z 在四個態(tài)中的本征值 92
4.6　角動量軌道-自旋(L-S) 耦合 95
4.7　原子電子狀態(tài)的光譜項描述 96
4.8　物質(zhì)磁性與電子自旋的關(guān)系 98
小知識 105
拓展 107
推薦閱讀資料 108
參考文獻(xiàn) 108
思考題 108
習(xí)題 108

第5章 薛定諤方程應(yīng)用（Ⅰ）
導(dǎo)讀 111
5.1　一維無限深勢阱（一維勢箱） 111
5.1.1　薛定諤方程及其解 112
5.1.2　三維勢箱中運(yùn)動的粒子 115
5.1.3　一維勢箱模型的應(yīng)用 117
5.1.4　材料納米化后能量的進(jìn)一步量子化 120
5.2　線性諧振子 120
5.3　粒子數(shù)表象 124
5.4　隧道效應(yīng) 126
5.5　原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 131
5.5.1　氫原子 131
5.5.2　多電子原子 140
5.6　材料中的光譜分析技術(shù) 143
5.6.1　分子的振動能級和轉(zhuǎn)動能級 143
5.6.2　原子吸收光譜 144
5.6.3　X 熒光光譜 146
5.6.4　X 光電子能譜 146
5.6.5　紅外光譜 147
5.6.6　拉曼光譜 147
5.7　納米材料中的量子論 148
小知識 149
拓展 150
推薦閱讀資料 151
參考文獻(xiàn) 151
思考題 151
習(xí)題 151

第6章 薛定諤方程應(yīng)用（Ⅱ）
導(dǎo)讀 154
6.1　時間無關(guān)微擾理論 154
6.1.1　非簡并定態(tài)微擾理論 155
6.1.2　簡并定態(tài)微擾理論 161
6.1.3　氫原子的一級斯塔克效應(yīng) 164
6.2　變分法 166
6.2.1　變分法確定基態(tài) 166
6.2.2　氦原子的基態(tài) 169
6.3　含時間微擾理論 170
6.3.1　含時微擾 171
6.3.2　躍遷概率 172
6.4　輻射與物質(zhì)的相互作用 176
6.4.1　光的發(fā)射與吸收系數(shù) 176
6.4.2　選擇定則 178
6.4.3　愛因斯坦A 和B 系數(shù) 180
6.5　材料第一性原理計算 184
6.5.1　多粒子體系薛定諤方程 184
6.5.2　絕熱近似與單粒子近似 185
6.5.3　哈特里近似 186
6.5.4　哈特里-福克近似 187
6.5.5　密度泛函理論 188
6.5.6　科恩-沈呂九方法 190
6.5.7　第一性原理計算軟件與第一性原理高通量計算平臺 192
拓展 193
參考文獻(xiàn) 194
思考題 195
習(xí)題 195

附錄
附錄Ⅰ　物理常數(shù)表 198
附錄Ⅱ　量子力學(xué)常用積分公式 198
附錄Ⅲ　矩陣運(yùn)算 199
附錄Ⅳ　梯度、散度與旋度 200