本書介紹了原子物理、核物理和粒子物理的一些基礎(chǔ)知識和物理思想及方法，并且前置數(shù)學(xué)基礎(chǔ)只涉及微積分和線性代數(shù)。全書以變換群和對稱性為視角，從經(jīng)典力學(xué)出發(fā)，逐步構(gòu)建起描述量子系統(tǒng)的動力學(xué)理論，將代數(shù)方法應(yīng)用于角動量和氫原子理論，并在相對論性理論框架下拓展討論自旋、原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)、自旋統(tǒng)計等的物理起源。核物理作為非相對論量子力學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行介紹，涉及了費米氣模型和低能散射，而粒子物理則重點介紹相互作用的洛倫茲結(jié)構(gòu)和規(guī)范對稱性的基本概念。
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1996-2000 浙江大學(xué)物理學(xué)系 本科 美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校物理系博士
目錄
出版說明
前言
教學(xué)使用說明
第1章 緒論/1
1.1 光：狹義相對論與 “波粒二象性”/2
1.1.1 狹義相對論/4
1.1.2 光的 “波粒二象性” 10
1.2 原子與電子/14
1.3 玻爾量子化與物質(zhì)波假說/16
第1章 習(xí)題/21
第2章 力學(xué)量與變換/22
2.1 拉格朗日力學(xué)/23
2.2 哈密頓力學(xué)/28
2.3 電磁場中的粒子/32
2.4 哈密頓力學(xué)：正則變換/34
2.5 對稱性與諾特定理/40
第2章 習(xí)題/43
第3章 變換群基礎(chǔ)/45
3.1 從變換到群/46
3.2 SO（2）與SO（1,1）/50
3.3 李群與李代數(shù)/53
3.4 SO（3）與空間轉(zhuǎn)動/55
3.5 幺正變換群 SU（2）及其與SO（3）的對應(yīng)/57
第3章 習(xí)題/60
第4章 量子力學(xué)初步/62
4.1 波動力學(xué)概要/62
4.2 一維定態(tài)問題/69
4.3 希爾伯特空間/75
4.4 作用于希爾伯特空間的算符與矩陣力學(xué)/80
4.5 量子力學(xué)的基本假設(shè)/87
4.6 變換理論下的量子力學(xué)與正則量子化/92
第4章 習(xí)題/98
第5章 角動量理論/102
5.1 角動量：本征態(tài)與本征值/102
5.2 角動量和轉(zhuǎn)動的矩陣表示/108
5.3 再看角動量算符及其本征態(tài)/113
5.4 兩個角動量的耦合與CG系數(shù)/117
5.5 選擇定則/122
第5章 習(xí)題/127
第6章 氫原子的動力學(xué)對稱性/129
6.1 對稱性與薛定諤方程/129
6.2 平方反比力系統(tǒng)的守恒量/131
6.3 SO（4）對稱性與氫原子能級/134
6.4 薛定諤方程的求解：有心力場/138
6.5 薛定諤方程的求解：徑向方程/144
6.6 原子磁偶極矩/146
6.7 對稱性與簡并/149
第6章 習(xí)題/153
第7章 自旋/154
7.1 自旋的發(fā)現(xiàn)/154
7.2 克萊因–戈爾登方程/156
7.3 洛倫茲群/159
7.4 SU（2）與旋量/165
7.5 狄拉克方程與自旋/169
7.5.1 自旋角動量/174
7.5.2 螺旋度/176
7.6 狄拉克方程的標(biāo)準(zhǔn)表示及非相對論極限/177
第7章 習(xí)題/184
第8章 定態(tài)微擾論與精細(xì)結(jié)構(gòu)/187
8.1 定態(tài)微擾論/187
8.2 相對論動能修正/191
8.3 自旋軌道耦合/194
8.4 反常塞曼效應(yīng)/197
第8章 習(xí)題/199
第9章 多電子原子/200
9.1 氦原子/200
9.2 堿金屬原子/205
9.3 全同粒子與元素周期表/209
9.4 分子能級與分子結(jié)構(gòu)/214
9.4.1 玻恩–奧本海默近似/216
9.4.2 化學(xué)鍵/216
9.4.3 分子的轉(zhuǎn)動和振動/221
9.4.4 分子光譜及其應(yīng)用/223
9.5 自旋統(tǒng)計定理與泡利不相容原理/224
9.5.1 經(jīng)典場論/225
9.5.2 諧振子與占有數(shù)表象/228
9.5.3 一維陣列/233
9.5.4 連續(xù)化極限及薛定諤場論/234
9.5.5 克萊因–戈爾登場論中的粒子能量與正規(guī)序/238
9.5.6 反粒子與量子場論/241
9.5.7 狄拉克方程的解/243
9.5.8 狄拉克場的量子化與泡利不相容原理/246
第9章 習(xí)題/247
第10章 亞原子：核物理基礎(chǔ)/248
10.1 從原子核到中子的發(fā)現(xiàn)/248
10.1.1 α粒子與早期核物理/249
10.1.2 中子的發(fā)現(xiàn)/251
10.1.3 核結(jié)合能與核力/252
10.1.4 核子自旋/253
10.2 核模型/254
10.2.1 庫侖勢/254
10.2.2 費米氣體模型/255
10.3 放射性衰變/260
10.4 核反應(yīng)與低能散射/265
10.4.1 從宏觀到微觀/266
10.4.2 散射振幅/267
10.4.3 分波法與低能散射/269
10.4.4 熱核聚變：恒星核合成/273
第10章 習(xí)題/279
第11章 亞原子：粒子物理簡介/280
11.1 量子電動力學(xué)：從經(jīng)典到量子/283
11.1.1 經(jīng)典力學(xué)中的規(guī)范對稱性/283
11.1.2 從哈密頓–雅可比理論到薛定諤方程/284
11.1.3 量子電動力學(xué)與U（1）規(guī)范對稱性/287
11.1.4 縱向極化與規(guī)范冗余/288
11.2 高能對撞實驗與相互作用/290
11.2.1 散射截面/290
11.2.2 如何計算散射截面/291
11.2.3 e++e-→μ++μ-/297
11.3 非阿貝爾規(guī)范理論與量子色動力學(xué)/302
11.3.1 非阿貝爾規(guī)范理論 SU（N）/303
11.3.2 強相互作用與色量子數(shù)/305
11.4 弱作用與對稱性破缺：標(biāo)準(zhǔn)模型/310
11.4.1 弱相互作用/310
11.4.2 規(guī)范對稱性的自發(fā)破缺/314
11.4.3 電弱統(tǒng)一：標(biāo)準(zhǔn)模型/317
11.4.4 希格斯機制的檢驗/323
11.5 中微子振蕩與統(tǒng)一理論/325
11.5.1 中微子振蕩/326
11.5.2 中微子質(zhì)量、馬約拉納費米子與統(tǒng)一理論/330
附錄A 工程物理簡介/336
A.1 工程物理/336
A.2 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與原子彈/337
A.2.1 核結(jié)合能的釋放：裂變與聚變/337
A.2.2 原子彈的設(shè)計原則/343
A.3 氫彈：突破臨界/345
A.3.1 聚變–裂變混合裝置（一）——聚變增強型原子彈/346
A.3.2 聚變–裂變混合裝置（二）——氫彈/346
A.3.3 聚變–裂變混合裝置（三）——戰(zhàn)術(shù)核武器/349
A.4 核武器模擬/351
A.4.1 計算物理/351
A.4.2 Z 箍縮裝置/352
A.4.3 激光慣性約束聚變裝置/353
A.5 核反應(yīng)堆簡介/355
A.5.1 反應(yīng)堆核事故/357
A.5.2 結(jié)語/358
附錄B 費曼規(guī)則/359
B.1 克萊因–戈爾登場費曼規(guī)則：*理論/359
B.2 狄拉克場費曼規(guī)則/369
B.3 量子電動力學(xué)（QED）的費曼規(guī)則/370
附錄C 數(shù)學(xué)用表/373
附錄D 經(jīng)典力學(xué)中的波動/374
D.1 經(jīng)典力學(xué)系統(tǒng)中的例子/374
D.1.1 彈性桿的縱振動/374
D.1.2 兩端固定的繩的微小橫振動/375
D.2 達(dá)朗貝爾方程/375
后記/378
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