《量子力学》课程教学大纲 2010年10月.doc

《量子力学》课程教学大纲

课程代码：090231011
课程英文名称：QuantumMechanics
课程总学时：64讲课：64实验：0上机：0
适用专业：光信息科学与技术专业
大纲编写（修订）时间：2010.10
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
本课程是光信息科学与技术专业的一门专业基础课，通过本课程的学习，可以使学生获得描述微观物理规律的理论工具--量子力学的基本原理和框架结构，并能用这些原理解决常见的，简单的微观物理现象，加深对现代科学理论的形式、特点的认识，提高科学方法论水平，是进一步学习光电子学，物理光学等后继课程的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
1.基本知识：掌握量子力学的基本原理和总的理论框架
2.基本理论和方法：掌握用波函数描述微观粒子的状态，用算符描述相应的力学量，以及波函数的演化规律——薛定谔方程。会解简单的一维定态薛定谔方程。掌握用矩阵描述态和算符的方法。掌握简并和非简并的微扰理论，以及含时微扰理论，能用含时微扰理论解释原子的跃迁和发光。掌握电子自旋的基本理论，全同粒子的特性及其描述方法。
3.基本技能:利用数学手段解决具体物理问题的能力。
（三）实施说明
1.本大纲主要依据光信息科学与技术专业2010版教学计划和沈阳理工大学编写本科教学大纲的有关规定及全国通用《量子力学教学大纲》并根据我校实际情况进行编写的。
2.课程学时总体分配表中的序号在授课过程中可酌情调整顺序，课时分配仅供参考，教师可根据学生学习具体情况适当减少和增加有关章节的课时。
3.大纲中的重点内容是学习量子力学基本理论所必需掌握的内容，教学中如果学生接受的较好，可适当增加一些在实际中有很广泛应用的问题作为重点内容。
4.教学方法，课堂讲授中要重点对基本概念、基本原理和基本方法进行讲解；要站在学生的角度进行讲解，以使学生能较自然的接受以前没有接触到的新的概念，新的理论框架和思想方法。并在讲解中使学生深入理解现代科学理论的建立过程，反过来促进学生对所学内容的理解和掌握。
5.教学手段，本课程属于理论课，在教学中对基本原理，基本方法的讲解主要采用板书形式；对于具体应用并且数学推导较繁琐的问题可采用课件形式，既能使学生看清解题的思路、过程、特点，又能节省时间。
（四）对先修课的要求
本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程的先修课程是《线性代数》。
（五）对习题课、实践环节的要求
1．每章应安排一次习题课，总学时在10学时左右，不可占据过多时间，以免影响基础理论的讲解。每章的具体习题课学时可根据实际情况灵活掌握。
2．习题课一般在某一章讲解结束之后进行，也可根据实际情况在讲解之中进行。
3．习题的类型应以学生能更好的理解基础理论为标准，在此基础上应尽量简单，不要过分繁杂，以免占据过多时间。跟实际联系较大的习题，一般比较繁杂，不宜练习过多，但此类习题必须有，以使学生了解本课程在解决实际问题时的情况和特点。
（六）课程考核方式
1．考核方式：考试
2．考核目标：主要考核学生对量子力学基本原理的理解，理论形式的掌握，以及基本的计算能力。
3．成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。
（七）参考书目
《量子力学教程》，周世勋原著，陈灏修订，高等教育出版社，2009
《量子力学基础》，关洪编，高等教育出版社，1999
《量子力学教程学习辅导书》，张宏宝编，高等教育出版社，2004
二、中文摘要
随着物理学的发展，人们开始对微观领域进行研究，与此同时，人们发现微观领域的物理规律不同于宏观领域，所以必须建立新的理论来研究微观领域，在这种情况下量子力学被建立起来。量子力学与经典力学在概念，理论形式上有很大的不同，通过本课程的学习，使学生掌握量子力学的基本原理，和理论形式，并能用此理论解释微观现象。当前，许多物理领域都涉及到量子力学，所以掌握量子力学是十分必要的。学习本课程将为后续课程的学习打下基础。
三、课程学时分配表
序号教学内容学时讲课实验上机1绪论441.1经典物理学的困难0.51.2光的波粒二象性1.51.3原子结构的波尔理论11.4微粒的波粒二象性12波函数和薛定谔方程14142.1波函数的统计解释12.2态叠加原理12.3薛定谔方程22.4粒子流密度和粒子数守恒定律22.5定态薛定谔方程22.6一维无限深势井22.7线性谐振子22.8势垒贯穿23量子力学中的力学量14143.1表示力学量的算符23.2动量算符与角动量算符23.3电子在库仑场中的运动23.4氢原子13.5厄密算符本征函数的正交性13.6算符与力学量的关系23.7算符的对易关系两力学量同时有确定值的条件测不准关系23.8力学量平均值随时间