《量子力学》课程学习指导

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1、《量子力学》课程学习指导一、量子力学课程结构及特点1900年底，普册克(M.Planck)研究黑体辐射提出能量了概念，边出了量了理论开创性的一步。1905年，爱因斯坦(A.Einstein)为解释光电现彖，把普朗克的量子说推进为光量子说，走出了重耍的第二步，使量子观念彻底化。1905-1926年间量了力学建立。当人们带着满身经典物理学的“尘土”步入物质的微观领域时，无不惊奇地发现，这里竟是一个崭新的世界：粒子的运作行为与口常生活经验有质的差异，甚至不可思议，宏观世界的因果规律不再直接适用于微观世界，经典物理学的基木概念和语言，

2、已不能完备地描述人们脱离日常生活经验而间接地认识到的微观世界。取而代Z的是一种新的自然现彖——以普朗克常量h为表征的量子现彖及概率波屮为表征的概率幅所描述的量了规律。特别是必须引进没有口常经验与Z对应的新的，抽象的数学语言来弥补经典语言的不足，从而做出不含糊的描述，表达为严格的统计性规律。从普朗克的量子论诞生至今，量子理论经历了百年的风风雨雨与发展，使量子力学的理论休系H臻完善，在广泛的应用中显示出巨大的威力。量子力学作为描述微观世界物质运动的基本规律的理论，解决了一个个悬而未决的问题。尽管在某些基本观点及概念的解释上还存在着

3、不同的见解，但由于量子力学的“赫赫成功”而使其逐步成为人们认识和改造世界不可缺少的语言和工具。而冃量子力学所涉及的规律极为普遍，不但在物理学、而耳在化学、生物学及哲学等领域也产生了极其深刻的影响。因此，量子力学已成为近代物理学的理论基础，它与相对论一起被誉为近代物理学的两大支柱，现代高新科技的基石。现代物理学的许多分支，如高能物理、核物理和固体物理等，无不以它为理论基础。量子力学渗透到化学和生物学等之中，形成了量子化学和量子生物学等边缘学科。在现代应用科学和现代技术中，量了力学也显示出其强大的生命力，如半导体材料和器件、原了能

4、技术、激光技术等，都用到量子力学的知识。因此，对于物理专业的学生来说，量子力学是一门重要的基础课。量子力学的内容可以包括三个方而：一是介绍产生新概念的丿力史背景及一些重要实验。读者在学习这部分内容时要仔细“品尝”其中的“滋味”，以便启发白己的思维口然地产生一个飞跃。二是提出一系列不同于经典物理学的基木概念与原理。这是我们学习量子力学的重点与难点，学习过程中必须首先打扫净身上带有的经典“尘土”，否则会产生一种“知其然，不知其所以然”的感觉。三是给出解决具体实际问题的方法。只要我们前面的基础打好，并掌握一定的数学计算方法，解决具体

5、问题也就有了入手Z处。二、量子力学的学习方法量子力学所描述的微观客体（分子、原子、电子、光子等）具有特殊的波粒二象性和统计性行为特征。量子力学的形式体系与我们所熟悉的经典力学有着显著差异,使得人们感觉量子力学是一门难学的学科。一个普遍的困难是人们觉得它的物理概念抽彖，物理图彖不清晰。譬如，量子力学所用的语言是算符和波函数，而经典力学中轨道的概念在量了力学中不复存在，不确定关系完全破坏了传统的决定论。诸如此类的新观念，使初学者感到难以接受，在理解量子力学物理概念和掌握相应数学方法两方面都感到困难。为了掌握好量子力学的基木概念和原

6、理，初学者首先需要自觉地破除经典观念的束缚，不应试图按经典的模式去认识、解释量子现象，要注重对产生新概念和原理的丿力史背景及一些重耍实验的了解，从屮了解人类当初是如何突破经典物理的局限而发现和认识量了力学规律的，仔细“品尝”量了力学概念和原理的“滋味”，体验量子力学是一门完全不同于经典物理学的新的动力学理论,它的规律如此与常识相悖，它不可能由经典物理学“过渡”或者“引导”出来；领悟出微观世界理当如此，不可能不如此，自然地了解它，接受它。物理习题是锻炼物理思维的体操。做物理习题是学习物理课程屮必要而又十分重要的环节，尤其是理论物

7、理课程学习。索末菲《致海森堡》信屮说“要勤奋地去做练习，只有这样，你才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有理解”。我国著名科学家钱学森先生谈《科学技术工作的基本训练》指出“理论工作中主要是靠做习题来练，不做习题是练不出本领来的”。通过做习题可以巩固、丰富已经掌握的知识，发现你述不懂或懂得不够的地方，或是某些问题的某些侧而；它冇助于深化对基本概念、基本原理的理解，使学到的知识更加融会贯通，锻炼处理问题的技巧，捉高运用所学知识的能力，有助于拓宽知识面等。在四大力学的学习中，量子力学的学习冇一种特殊的困难，这不仅在于量子力学屮基本概念

8、、基本原理和初学者的日常宏观观念差距很大，不容易理解，述在于量子力学的方法冇时很新颖，其屮包含不少物理和数学新技巧。于是，常常会造成听课还能听懂，但做起题来有时却是“老虎啃天-无从下嘴”。因此，在量子力学的学习屮，必须重视做习题。量子力学的学习还要采用循序渐近、循环学习的方法