原子物理與量子力學.下冊 (第三版) 朱棟培 陳宏芳 石名俊 9787030818324 【台灣高等教育出版社】

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書名：原子物理與量子力學.下冊 (第三版)
ISBN：9787030818324
出版社：科學
著編譯者：朱棟培 陳宏芳 石名俊
頁數：xxx
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書號：1745888
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內容簡介
《原子物理與量子力學（下冊）（第三版）》根據普通物理與理論物理的內在聯繫和各自特點，將原子物理和量子力學兩部分內容放在一個統一的框架下統籌安排，從理論與實際的結合上講述科學規律的發現、歸納與應用的整個過程，加強整體性和系統性，避免不必要的重複。
《原子物理與量子力學（下冊）（第三版）》分上、下兩冊。《原子物理與量子力學（下冊）（第三版）》為下冊，內容包括外場中的原子、多體問題、分子結構和能譜、散射、量子測量、量子態的非定域性和量子關聯。

目錄

目錄

第三版叢書序
第二版叢書序
第1版叢書序
第三版前言
第二版前言
第1版前言
第1章 外場中的原子 1
1 1 越微擾論 1
1 1 1 非簡並情形 1
1 1 2 布裡淵-維格納方法 4
1 1 3 簡並情形 9
1 2 斯塔克效應 16
1 2 1 外電場中的氫原子 16
1 2 2 基態的微擾 16
1 2 3 激發態能級的修正 17
1 3 磁共振 19
1 3 1 自旋進動 20
1 3 2 電子自旋共振 21
1 3 3 海森伯圖像的描述 25
1 4 躍遷 28
1 4 1 含時微擾論 28
1 4 2 自旋共振 30
1 4 3 常微擾 31
1 4 4 簡諧微擾 34
1 5 原子輻射 35
1 5 1 哈密頓量 36
1 5 2 規範變換問題 36
1 5 3 電偶極近似 37
1 5 4 選擇定則 41
1 5 5 自發輻射 42
1 5 6 激發態壽命 44
1 6 激光 45
1 6 1 激光基本原理 46
1 6 2 形成激光的基本條件 47
1 6 3 激光特點 49
1 6 4 自由電子激光 50
第2章 多體問題 51
2 1 全同粒子和泡利原理 51
2 1 1 全同粒子 51
2 1 2 交換對稱 52
2 1 3 泡利原理 52
2 2 全同粒子系統的波函數 53
2 2 1 無作用多粒子系統的波函數 53
2 2 2 玻色子系統的波函數 54
2 2 3 費米子系統的波函數 55
2 2 4 空間和自旋可分開的情形 56
2 3 變分法 56
2 3 1 薛定博方程的變分描述 56
2 3 2 裡茨變分法 58
2 4 氦原子 62
2 4 1 氦原子的光譜和能級 62
2 4 2 氦原子基態能量粗估 64
2 4 3 氦原子基態能量(微擾論) 65
2 4 4 氦原子基態能量(變分法計算) 66
2 4 5 自旋親合與交換簡並 68
2 4 6 基態、單重項與三重項 70
2 4 7 選擇定則 71
2 4 8 交換能 72
2 4 9 氦原子的激發態能級 73
2 5 托馬斯-費米統計方法 75
2 5 1 多粒子系統的複雜性 75
2 5 2 托馬斯-費米模型 76
2 5 3 托馬斯-費米方程 77
2 6 X射線 82
2 6 1 X射線的發現 82
2 6 2 軸致輻射譜 83
2 6 3 線狀特徵譜 84
2 6 4 原子的內層能級 86
2 6 5 俄歇效應 87
2 6 6 X射線的吸收 87
2 6 7 產生X射線的各種機制 88
第3章 分子結構和能譜 90
3 1 分子的化學鍵 90
3 1 1 離子鍵 90
3 1 2 共價鍵 92
3 1 3 氫分子離子H2+ 92
3 1 4 氫分子 95
3 1 5 碳鍵，C60分子和納米技術 97
3 2 分子的能級 98
3 3 雙原子分子的光譜 100
3 3 1 剛性雙原子分子純轉動能級和光譜 100
3 3 2 非剛性雙原子分子純轉動能級和光譜 102
3 3 3 分子在不同轉動能級上的布居 103
3 3 4 雙原子分子振動能級和光譜 103
3 3 5 振動轉動光譜帶 105
3 3 6 分子的電子態 107
3 3 7 分子光譜 108
3 4 熒光和磷光 111
3 4 1 分子的激發 112
3 4 2 分子去活 113
3 5 拉曼光譜 115
3 5 1 拉曼光譜的觀測 115
3 5 2 拉曼散射的量子解釋 116
3 5 3 雙原子分子氣體的拉曼譜 117
3 5 4 原子核自旋對分子能態的影響——同核雙原子分子的拉曼譜 119
第4章 散射 123
4 1 散射和截面 123
4 1 1 微分散射截面 124
4 1 2 總截面 125
4 1 3 散射振幅 126
4 2 分波法 128
4 2 1 分波的定義 128
4 2 2 自由粒子的定態 130
4 2 3 用自由球面波展開平面波 132
4 2 4 中心勢場中的分波 133
4 2 5 用相移表示散射截面 136
4 2 6 相移的計算 137
4 2 7 光學定理 141
4 3 玻恩近似 142
4 3 1 積分方程 142
4 3 2 散射波的玻恩展開 144
4 3 3 電子原子的彈性散射 147
4 4 帶自旋的玻恩近似 151
4 4 1 漸近條件 151
4 4 2 散射振幅 151
4 5 全同粒子散射 155
第5章 量子測量 160
5 1 物理理論的形式系統和對應規則 160
5 2 現象和描述現象的語言 161
5 3 量子態對應著什麼 163
5 4 作為基本假設的量子測量 165
5 4 1 非簡並情形 166
5 4 2 簡並情形 166
5 4 3 關於量子測量假設的評述 168
5 5 兩體量子系統 169
5 5 1 兩體系統的量子態 169
5 5 2 兩體系統的算符 171
5 5 3 *簡單的兩體量子系統:兩個雙值系統 174
5 6 混合態 176
5 6 1 系綜 176
5 6 2 量子態的製備 177
5 6 3 混合系綜 178
5 6 4 密度算符 180
5 6 5 二維希爾伯特空間中的混合態和密度算符 183
5 6 6 兩體系統的密度算符 185
5 6 7 *系統的混合態 186
5 7 *簡單的量子測量模型 188
5 7 1 模型 189
5 7 2 相互作用以及儀器的初態 190
5 7 3 *測量模型的討論 195
5 7 4 用N個粒子模擬環境 196
5 8 稍微複雜的但更真實的測量模型 204
5 8 1 施特恩-格拉赫實驗 204
5 8 2 使用連續變量測量離散變量 211
5 9 系統量子態的演化 213
5 9 1 系統量子態演化的一般描述 213
5 9 2 克勞斯(Kraus)算符 214
5 9 3 正定變換和完全正定變換 217
5 9 4 等距變換 219
5 9 5 幾個典型的量子演化過程 220
5 10 廣義量子測量 222
5 10 1 操作算符、效果算符以及廣義測量 222
5 10 2 聯合測量 225
5 11 廣義測量的應用 228
5 11 1 非正交量子態的區分 228
5 11 2 貝爾(Bell)測量 229
5 12 關於量子測量的討論 234
5 12 1 —般形式的投影測量 234
5 12 2 對量子測量的理解 237
第6章 量子態的非定域性和量子關聯 240
6 1 EPR佯謬 241
6 1 1 背景 241
6 1 2 EPR佯謬——基本定義 242
6 1 3 EPR 論點 244
6 1 4 玻姆(Bohm)模型：兩個自旋1/2粒子組成的系統 246
6 2 隱變量理論 247
6 2 1 隱變量的引人 247
6 2 2 隱變量理論的基本問題 249
6 2 3 馮 諾依曼關於無彌散態不存在的證明 250
6 2 4 貝爾對馮 諾依曼觀點的質疑 254
6 2 5 格利森(Gleason)定理 256
6 2 6 關於格利森定理的推論的討論 259
6 3 貝爾不等式 261
6 3 1
第1位形 262
6 3 2 用隱變量表示關聯測量的結果 263
6 3 3 一般情形下的貝爾不等式 267
6 4 貝爾不等式的進一步討論 271
6 4 1 墨明(Mermin)裝置 271
6 4 2 量子力學違反相對論的定域性原理嗎？ 274
6 4 3 CHSH 不等式 276
6 4 4 無不等式的形式 278
6 4 5 小結和討論 281
6 5 互文性 283
6 5 1 對引理6 2 2的討論 284
6 5 2 與量子態有關的互文性 287
6 5 3 與量子態無關的互文性 291
6 6 糾纏量子態 296
6 6 1 *系統的純態 297
6 6 2 兩體量子態可分離性判據 298
6 6 3 *量子態糾纏程度的定量度量 299
6 7 量子糾纏與違反貝爾不等式的關係 303
6 8 量子關聯簡介 305
習題與答案 308
附錄A 物理常量 314
附錄B 元素週期表 316

精彩書摘
第1章 外場中的原子
1 1定態微擾論
研究量子體系的行為，在很大程度上和很多情形下就是求解薛定諤方程 而薛定諤方程是一個二階偏微分方程，勢能的形式也多種多樣，所以可以精確求解的具體問題是很少的 雖然日益發展的計算機技術可以幫助人們得到很好的數值解，但是仍然有必要瞭解在具體的物理問題中尋求近似解的方法
對於量子體系的哈密頓量不含時的情形，若精確解難以求得，則近似方法之一即是我們*先將要討論的定態微擾論
1 1 1非簡並情形
考慮一個與時間無關的哈密頓量片，如果我們可以把它寫成如下形式：
(1 1 1)
雖然在很多情形下戌確實可以理解為另外某個哈密頓量，但是這種看法並不是必須的 我們所希望的或所要求的，只是力學量的本征方程，即
(1 1 2)
易於求解 這裡的泛指描述量子體系的量子數，它可以是一個數，如能級的標記;也可以是若干個數，如包括角動量量子數以及角動量的z分量的量子數 在目前討論的非簡並情形中，本征態和本征值是一一應的 另外，為了易於計算和討論，假的能級是離散的
我們面臨的問題就是，利用易於求解的式(1 1 2)以及它已知的解，獲得由式(1 1 1)表示的哈密頓量的本征值及本征態的近似解，即尋求如下本征方程的近似解：
(1 1 3)
被視作對於片。的擾動，稱為微擾項 有如此說法則意味著相比於戍)而言，片'是”很小”的，然而這二者都是算子，言其大小是很不嚴謹的，在下面的討論中將給出被當成”微”擾項的條件
式(1 1 2)的解已然知曉，方程(1 1 3)則是希望求解的 暫且考察如下形式的本征方程：
(1 1 4)
其中的實參數A連續地從0變化到1 A=0對應於式(1 1 2)，A=1對應於式(1 1 3) 引人參數A意味著可以”控制”微擾項莊對於量子系統的影響程度
在詳細闡述之前，我們通過下面的例子說明參數A的作用和意義
二能級系統設某個量子系統有哈密頓量
設和都是實數，而片是的，故該哈密頓量的本征方程
易解，其本征值為
將當作微擾項，依據近似的觀點，本征值巧和拉可以按照A的冪次展開當時，有
(1 1 5)
可見參數A可作為能量本征值的級數展開的一個標記，其冪次標誌了展開項的階數，也可說是表示了近似解的精確程度，便可得到關於哈密頓量的本征值的級數展開 而級數的收斂需有條件
(1 1 6)
繼續考察式(1 1 4) 設其能量本征值可如上述示例中的式(1 1 5)那樣作級數展開
(1 1 7)
相應地，本征態也作類似的展開
(1 1 8)
將式(1 1 7)、式(1 1 8)代入式(1 1 4)，令方程兩邊的係數相等，有
(1 1 9)
(1 1 12)
式(1 1 9)描述的是系統未受擾動時的情形，也稱為級近似，所有的非簡並的|n(w〉構成了正交歸一且完備的基因此，可以表示為
(1 1 13)
在繼續求解更高級的近似之前，考慮態的歸一化，即*終得到的需是歸一的 有多種使之歸一的辦法，這裡選擇如下設定：
(1 1 14)
這一

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