日程安排:讲座:星期一和星期一12:00-13:00在L4中;教程:星期三12:00-13:00:T109-T112;第L1节: - L2节: - 第L3节: - 第L4节: - 办公时间:课程网站:http://home.iitk.ac.in/~akjha/poso201a.htm课程内容:这是量子物理学的第一门课程,从了解一些基本物理现象开始,无法通过经典的机制来解释一些基本的物理现象。在讨论了量子物理学的制定后,我们将讨论其在现代科学和工程上的某些应用。假定了一些经典力学和波浪的知识。在数学工具中,我们将使用微积分,微分方程和复杂变量。这是本课程中将涵盖的主题的初步列表。我们可能会添加/删除一些主题到列表中/从列表中:基本线性代数。量子力学,黑体辐射,光电效应,康普顿效应,de-broglie假设及其实验验证的基础。与时间无关和时间依赖性的schrodinger方程,出生的解释,期望值,自由粒子波形和波袋,不确定性原理。在盒子中固定的schrodinger方程的溶液,有限孔中的粒子,跨步势的反射和传输,应用于诸如Alpha-decay,一维谐波振荡器之类的现象。解决氢原子基础状态的固定状态schrodinger方程的解,激发态的讨论,通过引入电子自旋和保利的排除原理对周期表的解释,Stern Gerlach实验,两级系统。游离粒子波 - 函数和金属,kronig-penny模型以及一个维度的频带的形成。光与物质的相互作用,爱因斯坦的现象学理论,状态的寿命,激光器。单个光子干扰和连贯性的简介。量子信息和量子纠缠简介。参考书:(这是一些参考书。在整个课程的整个过程中,都不能遵循特定的书作为文本。,但我们可以将这些书之一用作一组给定主题的文本。)
基础量子力学(BQM):11. 在量子力学的背景下解释算子、状态、特征值和特征函数这些术语(首先针对双态系统,然后扩展到具有连续特征值的系统),并确定物理量的期望值和不确定性。12. 确定给定势阱(例如无限势阱和屏障)中粒子的波函数,并列举其在技术中的应用示例(例如量子点显示器、存储设备)。13. 使用特征函数的正交性并对叠加中的量子系统进行基本分析。14. 讨论量子现象(例如量子叠加、波函数坍缩、量子隧穿和海森堡不确定性原理),并解释它们与我们对现实的感知的冲突。15. 使用氢原子的量子数:n、l、m 确定相应的特征函数(来自给定的表格)并解决相关的简单问题。课程内容 基础(FND) 波的性质 光速 叠加、衍射和干涉 原子和亚原子粒子 狭义相对论(SR) 参考系和伽利略变换 狭义相对论和洛伦兹变换的假设 长度收缩和时间膨胀 闵可夫斯基时空图 解决悖论 相对论动量、动能和能量 基础核物理(BNP) 放射性粒子(𝛼,𝛽 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑙𝑒𝑠 𝑎𝑛𝑑 𝛾−𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛) 核裂变和聚变 放射性 质能当量 医学应用和剂量 量子物理(QP) 黑体辐射物理量的量化光电效应康普顿散射和波长对的产生/湮没双缝实验戴维森-杰默实验波粒二象性氢原子(玻尔模型和原子光谱)基础量子力学(BQM)特征值、特征函数和算子两能级系统薛定谔方程和波函数概率(密度)无限和有限势阱(盒子中的粒子)量子谐振子势垒/台阶期望值和不确定性
1900 年 12 月 14 日,马克斯·普朗克向德国物理学会提交了他对黑体辐射分布定律的推导,能量量子的概念首次出现在物理学中。考虑到量子理论产生的巨大影响,令人惊讶的是,很少有人关注普朗克迈出引入量子的第一步的推理的详细研究。当然,文献中有许多关于量子理论起源的描述,但几乎所有这些描述在历史上都是不准确的、缺乏批判性的,而且对于普朗克自己的工作及其背景都具有很大的误导性。我们确实有普朗克的回顾性记述[1],这些记述清晰而一致地描绘了他自己对这一发展的看法,还有罗森菲尔德[21]的一篇关于量子理论早期的优秀专著,该书对普朗克的工作进行了恰当的历史背景介绍,但鲜为人知。在我看来,如果我们要充分理解普朗克决定性一步的性质,以及它在多大程度上标志着与先前思想的真正决裂,仍然有两个关键问题必须回答,这两个问题并非毫无关联。第一个问题实际上是一个历史问题:普朗克是否知道瑞利推导出的辐射分布定律是经典物理学的必然结果?大多数作者对这个问题的回答是肯定的,并将普朗克引入量子描述为他对经典理论与实验结果不一致以及经典理论在“紫外灾变”中表现出的内部失败所带来的“危机”挑战的回应。事实上,根本没有这样的危机,或者说根本没有意识到这样的危机。1900 年夏天之前,所有关于黑体辐射的研究都是在不了解古典物理学对这个问题意味着什么的情况下进行的。直到 1900 年 6 月,瑞利勋爵才发表了一份两页的说明,其中首次推导出古典分布定律,瑞利论文的非常严重的意义在相当长一段时间内才被普遍认识到。普朗克在 1900 年和 1901 年的论文中没有提到瑞利的说明,在多年后发表的关于量子理论起源的论述中也没有提到瑞利。然而,普朗克似乎知道瑞利的工作,但他并不认为它比他对大约在同一时间发表的其他几篇论文更有意义,在这些论文中,或多或少地尝试了临时方法。
nogy,纳米材料必须通过不受任何影响其特性的快速和可扩展过程来综合。为了应对这一挑战,我们和其他人最近报道了Graphene的合成,[1-3],以及混合相的MOS 2和WS 2,[4]高渗透合金NPS,[5,6] Nanodiamond,[7],[7]和其他纳米酸盐和其他纳米型使用电热闪光灯闪光灯焦耳热热效应。在电气放电期间产生的强烈黑体辐射后,石墨烯产品称为“闪光石墨烯”。闪光焦耳加热允许非晶碳的转化,包括诸如碎石橡胶轮胎等废物,[8]来自塑料回收的灰烬副产品,[9]或垃圾填充级混合塑料废物,[10] [10]到石墨烯晶体中。此外,闪光石墨烯晶体是涡轮形成的,并且沿C轴表现出不同程度的层到层的不良方向。[1]这种涡轮质石墨烯构成纳米结构依赖性的物质,包括表面活性剂溶液中的增强溶解度[1]和改变的带结构。[11]焦耳加热过程的可扩展性和环境友好性,以及合成产品的涡轮质性质,使Flash Joule加热一种有趣的合成技术,可带来进一步的研究和分析。尽管Flash Joule加热具有巨大的实用性,但本质上很难研究。闪光石墨烯的形式过程仅在数百毫秒内发生。这些波动很难通过实验控制,这使得它在传统的网格搜索中对映射过程 - 结构 - 专业关系的关系充满挑战。例如,Tang等。更重要的是,当前的闪光灯加热反应器在当前的放电轮廓上不提供控制,从而向每种反应增加了随机元素,这取决于电路向样本接触的瞬时波动。由于这些因素,在闪光灯加热过程中驱动大量纳米晶体形成的参数仍然模棱两可。同时,新兴的文献体系表明机器学习(ML)是材料科学基础研究的强大工具。[12–18]虽然ML经典地考虑了一种用于预防过程故障的工业工具,但使用ML询问大型参数空间可以在低时期内对新技术产生见解。使用ML探索过程 - 结构 - 专业关系 - 管理良好理解过程的船只,例如化学蒸气沉积和量子点综合,并根据其结果争论,ML将使研究人员能够研究
1量子物理学的起源1 1.1历史注释。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 1.2辐射的粒子方面。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 1.2.1黑体辐射。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 1.2.2光电效应。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>10 1.2.3 Componton效应。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>13 1.2.4对。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>16 1.3颗粒的波动。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>18 1.3.1 Broglie的假设:物质波。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>18 1.3.2 De Broglie假设的实验确认。。。。。。。。18 1.3.3宏观物体的物质波。。。。。。。。。。。。。。。。。20 1.4粒子与波。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 1.4.1颗粒和波的经典视图。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 1.4.2颗粒和波的量子视图。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 1.4.3波粒二元性:互补性。。。。。。。。。。。。。。。。26 1.4.4线性叠加原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。27 1.5微物理世界的不确定性。。。。。。。。。。。。。。。27 1.5.1海森伯格的不确定性原则。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 1.5.2概率解释。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。30 1.6原子过渡和光谱法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。30 1.6.1原子的卢瑟福行星模型。。。。。。。。。。。。。。。。30 1.6.2氢原子的BOHR模型。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 1.7量化规则。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。36 1.8波数据包。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。38 1.8.1局部波数据包。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。39 1.8.2波数据包和不确定性关系。。。。。。。。。。。。。。。42 1.8.3波数据包的运动。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 43 1.9总结。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 54 1.10解决问题。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。42 1.8.3波数据包的运动。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。43 1.9总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。54 1.10解决问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>54 1.11练习。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>71 div>
单元2:牛顿的古典力学法律;相空间动力学,稳定性分析;中央力量运动;两体碰撞,散射在实验室和质量框架中;刚体动力学,惯性张量的力矩,非惯性框架和伪型;变分原理,拉格朗日和哈密顿的形式主义和运动方程;泊松支架和规范转换;对称,不变性和保护法,环状坐标;周期性运动,小振荡和正常模式;相对论,洛伦兹转化,相对论运动学和质量能量等效的特殊理论。单元3:电磁理论静电:高斯定律及其应用;拉普拉斯和泊松方程,边界价值问题;磁静态:生物武器定律,安培定理,电磁诱导;麦克斯韦(Maxwell)的方程式和线性各向同性介质中的方程式;界面的字段上的边界条件;标量和矢量电势;仪表不变性;自由空间,介电和导体中的电磁波;反射和折射,极化,菲涅尔定律,干扰,连贯性和衍射;等离子体的分散关系; Maxwell方程的Loentz不变性;传输线和波导指南;带电颗粒在静态和均匀电磁场中的动力学;移动电荷,偶极子和智障电位的辐射。单元4:量子力学波粒对偶性;坐标和动量表示中的波函数;换向者和海森堡的不确定性原则;矩阵表示;狄拉克的胸罩和样式法; Schroedinger方程(时间依赖性和时间无关);特征值问题,例如粒子中的盒子,谐波振荡器等。;穿过障碍;运动中心的运动;轨道角动量,角动量代数,自旋;添加角动量;氢原子,自旋 - 轨道耦合,精细结构;时间独立的扰动理论和应用;变分方法; WKB近似;时间依赖的扰动理论和费米的黄金法则;选择规则;半古典辐射理论;散射,相移,部分波,天生近似的基本理论;相同的粒子,保利的排除原理,自旋统计量连接;相对论量子力学:klein gordon和dirac方程。单元5:热力学及其后果的热力学和统计物理定律;热力学潜力,麦克斯韦关系;化学潜力,平衡;相空间,微染色;微型典型,规范和宏大的合奏和分区功能;自由能和热力学量的连接;一阶相变;经典和量子统计,理想的费米和玻色气体;详细的平衡原则;黑体辐射和普朗克的分销法; Bose-Einstein凝结;随机步行和布朗运动;介绍非平衡过程;扩散方程。单元6:电子设备半导体设备物理,包括二极管,连接,晶体管,现场效应设备,HOMO和HETEROJUNTICT设备,设备结构,设备特性,频率依赖性和应用;光电设备,包括太阳能电池,光电探测器和LED;高频设备,包括
单元2:牛顿的古典力学法律;相空间动力学,稳定性分析;中央力量运动;两体碰撞,散射在实验室和质量框架中;刚体动力学,惯性张量的力矩,非惯性框架和伪型;变分原理,拉格朗日和哈密顿的形式主义和运动方程;泊松支架和规范转换;对称,不变性和保护法,环状坐标;周期性运动,小振荡和正常模式;相对论,洛伦兹转化,相对论运动学和质量能量等效的特殊理论。单元3:电磁理论静电:高斯定律及其应用;拉普拉斯和泊松方程,边界价值问题;磁静态:生物武器定律,安培定理,电磁诱导;麦克斯韦(Maxwell)的方程式和线性各向同性介质中的方程式;界面的字段上的边界条件;标量和矢量电势;仪表不变性;自由空间,介电和导体中的电磁波;反射和折射,极化,菲涅尔定律,干扰,连贯性和衍射;等离子体的分散关系; Maxwell方程的Loentz不变性;传输线和波导指南;带电颗粒在静态和均匀电磁场中的动力学;移动电荷,偶极子和智障电位的辐射。单元4:量子力学波粒对偶性;坐标和动量表示中的波函数;换向者和海森堡的不确定性原则;矩阵表示;狄拉克的胸罩和样式法; Schroedinger方程(时间依赖性和时间无关);特征值问题,例如粒子中的盒子,谐波振荡器等。;穿过障碍;运动中心的运动;轨道角动量,角动量代数,自旋;添加角动量;氢原子,自旋 - 轨道耦合,精细结构;时间独立的扰动理论和应用;变分方法; WKB近似;时间依赖的扰动理论和费米的黄金法则;选择规则;半古典辐射理论;散射,相移,部分波,天生近似的基本理论;相同的粒子,保利的排除原理,自旋统计量连接;相对论量子力学:klein gordon和dirac方程。单元5:热力学及其后果的热力学和统计物理定律;热力学潜力,麦克斯韦关系;化学潜力,平衡;相空间,微染色;微型典型,规范和宏大的合奏和分区功能;自由能和热力学量的连接;一阶和二阶过渡;经典和量子统计,理想的费米和玻色气体;详细的平衡原则;黑体辐射和普朗克的分销法; Bose-Einstein凝结;随机步行和布朗运动;介绍非平衡过程;扩散方程。单元6:电子设备半导体设备物理,包括二极管,连接,晶体管,现场效应设备,HOMO和HETEROJUNTICT设备,设备结构,设备特性,频率依赖性和应用;光电设备,包括太阳能电池,光电探测器和LED;高频设备,包括
太初有光。光是美好的。此后不久,人们开始寻求对光的全面理解。虽然出版记录一开始有些零散,但公元前五世纪,希腊哲学家恩培多克勒得出结论,光由从眼睛发出的光线组成。欧几里得在其关于光传播的经典著作《光学》中,使用今天可能被称为局部现实主义的论证对这一观点提出了质疑。欧几里得假设光线是由外部光源发出的。但直到公元 1000 年伊本·海赛姆 (Ibn al-Haytham) 提出这一观点后,这一观点才被确立为科学依据。17 世纪的笛卡尔将光本身的特性描述为“压力”,它通过空间从光源传输到眼睛(探测器)。这个想法后来由惠更斯和胡克发展成为光的波动理论。大约在同一时间,伽森狄提出了相反的观点,即光是一种粒子,牛顿接受了这一观点并进一步发展了这一观点。杨氏 1803 年的双缝实验和菲涅尔的衍射实验普遍认为,光作为粒子和波的不同视角已经得到解决,有利于波动图像。在 19 世纪 60 年代,麦克斯韦方程以一种优雅而令人满意的方式进一步证实了这一结论:预测以光速传播的偏振电磁波。1897 年,J.J. Thomson 发现离散粒子携带负电荷在真空中移动,电磁学的波与流体观由此出现问题。随后在 1900 年,普朗克在“绝望之举”中援引了量化的电磁能量束来推导黑体辐射定律 [2, 3],这一步不仅包含了玻尔兹曼在统计力学中的先前猜想,而且与传统理解背道而驰。它最初被认为是推导的产物,后来得到纠正,但爱因斯坦在 1905 年对光电效应的描述 [4] 中更加认真地对待光量子理论。随后在 1913 年,玻尔援引了能量和角动量的量化来解释在氢-巴尔末系列中观察到的离散光谱发射线。1924 年,德布罗意基于这些想法假设不仅光,而且物质粒子也具有波状特性,这一假设彻底失败了。随后出现了量子光,这真是太棒了。随后,海森堡、玻恩、薛定谔、泡利和狄拉克等一系列发现和进步建立了量子力学的框架。就本书而言,1927 年,狄拉克将电磁场量化,有效地发展了光理论,涵盖了引发整个革命的物理现象。20 世纪 30 年代,首次在单光子水平上直接探测到光。20 世纪 50 年代原子级联光子对源 [5] 的出现及其在 20 世纪 70 年代和 80 年代的使用 [6–9] 使第一个单光子源问世。
博士学位课程大纲。入学考试I.物理尺寸分析,载体代数和载体计算,线性代数,矩阵,特征值和特征向量的数学方法。一阶和二阶,傅立叶和拉普拉斯变换的线性普通微分方程。复杂分析,分析函数的要素; Taylor&Laurent系列;两极,残留和积分评估。基本概率理论,随机变量,二项式,泊松和正常分布。中央限制定理。II。 古典力学牛顿的定律,动力学系统,相位空间动态,稳定性分析,中心力运动,两次身体碰撞 - 在实验室和质量框架的中心散射,僵化的身体动态 - 惯性张力的力矩,非惯性框架,非惯性框架,非惯性框架和伪型,伪造,劳拉氏疗法和方程式,律师和方程式,方程式,方程,方程,方程,方程,方程式,方程式,方程式,方程,周期性运动:小振荡,正常模式,相对论 - 洛伦兹转化的特殊理论,相对论运动学和质量 - 能量等效性。 iii。 电磁理论静电学:高斯定律及其应用,拉普拉斯和泊松方程,边界价值问题。 磁静态学:生物 - 萨瓦特定律,安培定理。 电磁诱导。 自由空间和线性各向同性介质中的麦克斯韦方程。 在自由空间中的电磁波。 电介质和导体。 反射和折射,极化,菲涅尔定律,干扰,连贯性和衍射。 iv。II。古典力学牛顿的定律,动力学系统,相位空间动态,稳定性分析,中心力运动,两次身体碰撞 - 在实验室和质量框架的中心散射,僵化的身体动态 - 惯性张力的力矩,非惯性框架,非惯性框架,非惯性框架和伪型,伪造,劳拉氏疗法和方程式,律师和方程式,方程式,方程,方程,方程,方程,方程式,方程式,方程式,方程,周期性运动:小振荡,正常模式,相对论 - 洛伦兹转化的特殊理论,相对论运动学和质量 - 能量等效性。iii。电磁理论静电学:高斯定律及其应用,拉普拉斯和泊松方程,边界价值问题。磁静态学:生物 - 萨瓦特定律,安培定理。电磁诱导。自由空间和线性各向同性介质中的麦克斯韦方程。在自由空间中的电磁波。电介质和导体。反射和折射,极化,菲涅尔定律,干扰,连贯性和衍射。iv。静态和均匀电磁场中带电颗粒的动力学。量子力学波颗粒二元性,schrödinger方程(时间依赖性和时间无关),特征值问题(盒子中的粒子,谐波振荡器等。),通过屏障,坐标和动量表示的波动功能,换向器和海森堡不确定性原理,状态向量的迪拉克符号,运动中心的运动:轨道角动量,角动量,角度动量代数,自旋,自旋,添加了角臂;氢原子,严格的gerlach实验,时间独立的扰动理论和应用,变分方法,依赖时间的扰动理论和费米的黄金法则,选择规则。相同的粒子,保利排除原理,自旋统计量连接。V. Thermodynamic and Statistical Physics Laws of thermodynamics and their consequences, Thermodynamic potentials, Maxwell relations, chemical potential, phase equilibria, Phase space, Micro- and Macro-states, Micro- canonical, canonical and grand-canonical ensembles, partition functions, Free energy and its connection with thermodynamic quantities, Classical and quantum statistics, Ideal Bose and Fermi gases, Principle of detailed平衡,黑体辐射和普朗克的分布定律,扩散方程,随机步行和布朗运动。
量子物理学将我们对小世界的理解倒闭,就像拼图插入到位一样。出生于20世纪初期的突破,这项激进科学有助于我们掌握原子和亚原子尺度上发生的事情。它的思维弯曲原则吹走了古典思想和催生的创新,具有深厚的哲学意义。一个关键概念是波颗粒二元性:像电子这样的粒子可以是波和粒子。这种怪异是由阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)弄清楚Light的粒子侧时首先发现的,而Louis de Broglie则表明,即使颗粒也可以像波浪一样行为。这模糊了粒子和量子水平的波之间的界线。量化是另一个至关重要的想法 - 某些物理价值(例如能量)仅在离散的块中。Max Planck首先提出了这个概念,当他通过建议能量出现在称为Quanta的数据包中,从而解决了黑体辐射问题。后来,Niels Bohr将其应用于原子,显示了电子如何在特定能级之间跳跃。海森伯格不确定性原则指出,我们不知道两种属性,例如位置和动力,同时具有无限的精度。这种破坏了古典的决定论,将固有的不确定性引入量子世界。这就像试图查明超速弹 - 您可以接近,但永远不会钉住它。最后,叠加让量子系统一次在多个状态下,直到我们对其进行测量。想象一下同时在两个地方做两件事!这种基本财产支撑着许多量子物理学对现实最令人惊讶的主张。(注意:原始文本是用偶尔的拼写错误重写以遵守指定概率的。)物理学家对微小颗粒在量子水平上的行为着迷,在量子水平上,发生了奇怪的现象和隧道的发生。量子力学表明这些颗粒存在于多个状态,直到观察到,并且测量行为本身会影响其性质。这是通过诸如双缝测试之类的实验证明的,在观察时粒子的行为不同。量子场理论试图在一个框架内统一所有基本力量,从而揭示了物质和能量之间的复杂舞蹈。**纠缠**纠缠是一种奇怪的现象,其中颗粒被连接起来,在巨大的距离上瞬间相互影响。这违反了时空的经典思想,并被称为“远处的怪异动作”。纠缠粒子用于加密和计算等量子技术,从而提出了有关信息传输限制的深刻问题。**观察者效应**观察者效应突出了观察与现实之间的相互作用。在实验中,当观察到与未观察到的,具有挑战性的经典观念时,粒子的行为可能会有所不同,即现实独立于测量。量子力学表明,观察行为本身在塑造量子系统的性质中起作用。**量子隧道**量子隧道允许粒子穿过由于波浪状的行为而在经典上是无法克服的障碍。这种现象是许多物理过程和技术(包括核融合和电子设备)的基础。**互补原理**互补原理指出,量子实体具有双重特性 - 例如波浪状和粒子样行为 - 无法同时观察到。这个概念调解了量子力学中明显的矛盾,强调了对多种观点完全理解量子现实的需求。**量子场理论**量子场理论将量子力学扩展到场,提供了描述自然基本力量的统一框架。通过探索物理和能量之间的复杂舞蹈,物理学家继续揭开量子世界的奥秘。量子场理论(QFT)是基于粒子物理学标准模型的理论框架,从基础领域的粒子行为提供了全面的解释。QFT揭示了这些场的激发粒子是如何通过交换携带力的粒子(例如电磁力的光子)和强核力量的振动而相互相互作用的。通过众多实验,QFT已实现了已得到广泛确认的精确预测。量子力学的原理,包括波粒二元性,能量的量化和不确定性原理,构成了现代物理的基础。对量子物理学的这种基本理解重塑了我们对微观世界的理解,揭示了一种以深远的相互联系,概率和丰富现象为特征的现实,这些现象挑战了古典直觉。这些概念驱动了技术创新,例如半导体,激光器和量子计算机。对量子力学的持续研究继续推出对宇宙基本本质的新见解,既推动了科学进步又推动哲学探究。探索量子原则不仅加深了我们对物理定律的理解,而且还扩大了人类的知识和技术能力。本课程是本科量子物理序列的第一部分,引入了量子力学的基本原理。它涵盖了一维和三维设置中量子物理学,波浪力学和Schrödinger方程的实验基础。材料探索了诸如潜在井,谐振传播,散射和中心电位之类的主题。本课程基于Zwiebach的教科书“掌握量子力学”(2022),该课程对该主题提供了全面的处理。演讲与亚当斯课程(2013)的覆盖深度和关注特定主题的不同之处。两个课程涵盖了类似的材料,但它们具有不同的观点和问题集。注意:我应用了“写为非母语说话者(NNE)”的重写方法来维持原始含义和音调,同时将语言调整为非本地人英语说话者的水平。