课程目标:通过确定光学现象(如干扰,衍射等)的重要性,启发了量子力学的质量和概念,介绍了二元材料和磁性材料的新颖概念。课程结果:CO1:分析由于极化,干扰和衍射引起的光强度变化。二氧化碳:熟悉晶体及其结构的基础。CO3:解释量子力学的基本原理,并将其应用于颗粒的一维运动。CO4:总结介电的各种极化并对磁性材料进行分类。co5:解释量子力学的基本概念和固体的带理论。二氧化碳:使用大厅效应确定半导体的类型。单元I波光学干扰:简介 - 叠加原理 - 光的干扰 - 干扰薄膜(反射几何形状)和应用 - 薄膜中的颜色 - 牛顿的环,测定波长和折射率。衍射:简介 - 菲涅尔和弗劳恩霍夫衍射 - 由于单个缝隙,双缝隙和n斜孔(定性) - 衍射光栅 - 分散幂和刺光的能力(定性)。极化:极化的简介 - 通过反射,折射和双重折射的极化 - 尼科尔的棱镜-HALF波和四分之一波板。III单元晶体学和X射线衍射晶体学:太空晶格,基础,晶胞和晶格参数 - Bravais Lattices - 晶体系统(3D) - 配位数 - SC,BCC&FCC的包装分数,BCC&FCC- Miller Indices - 连续(HKL)平面之间的分离。X射线衍射:Bragg定律 - X射线衍射仪 - 通过LAUE的晶体结构确定和粉末方法III III III介电和磁性材料
量子相干性和纠缠可以说是量子力学中出现的最重要现象,标志着它与经典力学的不同。纠缠没有经典的类似物,但与这种纯量子力学现象不同,相干性在光学中是一种常见现象。虽然相干性的量子理论构成了研究和操控光学相干现象的基础,但两者之间存在显著差异,这已通过多点相关函数 [1] 和量子力学的相空间表示 [2] 进行了研究和证明。这可以很好地区分经典现象和量子现象,但无法量化给定系统中存在的相干性。为了克服这个缺陷,Buamgratz 等人最近提出了相干性的资源理论 [3]。它提供了一个量子信息理论框架来量化和操控系统中的相干性水平。需要适当的相干性测量来量化量子系统中存在的相干性量。为了探究这一点,他们提出了理想的量子相干性测量必须满足的一些假设。这促使量子相干性被广泛应用于热力学[5]、量子计量和传感[6]、单向量子计算[7]和量子生物学[8]等领域。量子信息协议如量子秘密共享[9]、量子隐私查询[10]也将量子相干性作为一种资源。一篇广泛的综述[11]概述了一些制定有效相干性资源理论的重要工作。纠缠和相干性都源于量子物理的叠加原理,被认为是量子技术的关键概念。与纠缠不同,相干性的量取决于基,因此在量子系统上应用局部幺正变换可以增强系统中存在的相干性。在 [12] 中,量子相干性之间的层次关系,
量子计算机即将为现代技术带来革命,为科学家提供无与伦比的计算资源。借助叠加原理和纠缠等量子力学现象,这些计算机可以解决某些计算问题,而这些问题即使是最强大的传统超级计算机也无法解决。阻碍这场计算革命的主要挑战之一是对量子比特的精确控制。量子系统极其脆弱,从本质上讲,如果不破坏其量子态,就无法对其进行测量。我编写了一个数值程序来求解时间相关的薛定谔方程,这是一个描述波函数演化的微分方程。我的代码相对于其他求解器的优势在于速度。我使用了图形处理单元 (GPU),这是一种最近才成熟的技术,可以加速高性能计算。硬件加速使我能够在几天内而不是几年内解决复杂的时间演化问题。如此出色的加速使我能够计算半导体器件中单个电子的行为。电子特别有趣,因为它们在现代技术中无处不在,而且是基本的量子粒子。使用我的代码生成的模拟,我跟踪了电子波函数在量子电路中传播时的时间演变。通过动画呈现波函数的演变,我能够直观地看到电子在空间和时间中传播的波函数。这是研究纳米器件中量子粒子行为的出色工具。我的论文重点关注实验室中现成器件的实际建模或可在不久的将来制造的设计。我首先将单个电子建模为量子比特。我给出了最佳量子比特的定义,并列出了操纵电子携带的量子信息所需的操作集。
课程目标:通过确定光学现象(如干扰,衍射等)的重要性,启发了量子力学的质量和概念,介绍了二元材料和磁性材料的新颖概念。课程结果:CO1:分析由于极化,干扰和衍射引起的光强度变化。二氧化碳:熟悉晶体及其结构的基础。CO3:解释量子力学的基本原理,并将其应用于颗粒的一维运动。CO4:总结介电的各种极化并对磁性材料进行分类。co5:解释量子力学的基本概念和固体的带理论。二氧化碳:使用大厅效应确定半导体的类型。单元I波光学干扰:简介 - 叠加原理 - 光的干扰 - 干扰薄膜(反射几何形状)和应用 - 薄膜中的颜色 - 牛顿的环,测定波长和折射率。衍射:简介 - 菲涅尔和弗劳恩霍夫衍射 - 由于单个缝隙,双缝隙和n斜孔(定性) - 衍射光栅 - 分散幂和刺光的能力(定性)。极化:极化的简介 - 通过反射,折射和双重折射的极化 - 尼科尔的棱镜-HALF波和四分之一波板。III单元晶体学和X射线衍射晶体学:太空晶格,基础,晶胞和晶格参数 - Bravais Lattices - 晶体系统(3D) - 配位数 - SC,BCC&FCC的包装分数,BCC&FCC- Miller Indices - 连续(HKL)平面之间的分离。X-ray diffraction: Bragg's law - X-ray Diffractometer – crystal structure determination by Laue's and powder methods UNIT III Dielectric and Magnetic Materials Dielectric Materials: Introduction - Dielectric polarization - Dielectric polarizability, Susceptibility, Dielectric constant and Displacement Vector – Relation between the electric vectors - Types of polarizations- Electronic (Quantitative), Ionic (Quantitative) and
这本书起源于多年来生成的讲义,用于开发针对应用的量子理论介绍。它既归功于引入高科学的本科工程师和应用物理学家以及第一年的研究生学生,以介绍量子物理学在现代技术中的新兴作用。技术在几年前迅速开发了诸如费米 - 迪拉克统计,频带结构和能量量化之类的概念。然而,作为摩尔的指数增长定律,基于经典的身体行为,正在思考和发展的革命正在迅速放慢速度,新材料和纳米制作能力的提高。纳米结构和设备的生产比当前晶体管小得多,仅由量子力学行为支配。诸如Kirchhoff法律之类的规则,将当前作为时间的函数或牛顿的法律赋予时间,以时间的函数,由Schrödinger的方程式和可观察到的时间替换为其相应的时间独立运营商。量子力学中最重要的结果之一是叠加的原理,在该原理中,系统的状态可以同时开关。叠加原理可以导致产生量子纠缠状态,并用来安全地传送信息。现在可以针对特定的性能目标设计决定典型LED性能的量子真空。解决方案,并讨论了其关键属性。因此,本文的目的是为有兴趣理解和将量子力学应用于技术或物理学的新想法的人们创建量子工具箱的开头。教学上,文本假设工程和应用物理学的学生对微积分,微分方程(在附录A中进行了审查)相对舒适,以及入门物理学的前两年,包括力学以及某些电力和磁性。因此,技术讨论始于第2-6章,简单地以差异形式说明Schrödinger的方程,并在纳米振动器,隧道连接和量子点等设备的背景下检查问题。大部分工作都在一个维度上,因此学习专注于对工程至关重要的身体行为。虽然本书的重点是与新兴技术领域的相关性,但演讲的风格非常基于作者自己在教堂山尤金·梅尔兹巴赫(Eugene Merzbacher)教授的课堂上的经验,他专注于理解物理学而不是复杂的计算。他的方法为高级理解和工作创造了基础,他的重点始终是学生。从第7章开始,量子假设作为量子设备的新设计规则。规则以更通用和抽象的形式重复,学生在第2-6章中使用的内容,但使他们能够看到诸如量子LC电路之类的问题(对于超导量子计算的重要性)如何解决,而无需解决差异
课程目标:通过确定光学现象(如干扰,衍射等)的重要性,启发了量子力学的质量和概念,介绍了二元材料和磁性材料的新颖概念。课程结果:CO1:分析由于极化,干扰和衍射引起的光强度变化。二氧化碳:熟悉晶体及其结构的基础。CO3:解释量子力学的基本原理,并将其应用于颗粒的一维运动。CO4:总结介电的各种极化并对磁性材料进行分类。co5:解释量子力学的基本概念和固体的带理论。二氧化碳:使用大厅效应确定半导体的类型。单元I波光学干扰:简介 - 叠加原理 - 光的干扰 - 干扰薄膜(反射几何形状)和应用 - 薄膜中的颜色 - 牛顿的环,测定波长和折射率。衍射:简介 - 菲涅尔和弗劳恩霍夫衍射 - 由于单个缝隙,双缝隙和n斜缝(定性) - 衍射光栅 - 分散幂和刺光的能力(定性)。极化:极化的简介 - 通过反射,折射和双重折射的极化 - 尼科尔的棱镜-HALF波和四分之一波板。III单元晶体学和X射线衍射晶体学:太空晶格,基础,晶胞和晶格参数 - Bravais Lattices - 晶体系统(3D) - 配位数 - SC,BCC&FCC的包装分数,BCC&FCC- Miller Indices - 连续(HKL)平面之间的分离。X-ray diffraction: Bragg's law - X-ray Diffractometer – crystal structure determination by Laue's and powder methods UNIT III Dielectric and Magnetic Materials Dielectric Materials: Introduction - Dielectric polarization - Dielectric polarizability, Susceptibility, Dielectric constant and Displacement Vector – Relation between the electric vectors - Types of polarizations- Electronic (Quantitative), Ionic (Quantitative) and Orientation polarizations (Qualitative) - Lorentz internal field - Clausius- Mossotti equation - complex dielectric constant – Frequency dependence of polarization – dielectric loss Magnetic Materials: Introduction - Magnetic dipole moment - Magnetization-Magnetic susceptibility and permeability – Atomic origin of magnetism - Classification of magnetic materials: Dia, para, Ferro, anti-ferro & Ferri magnetic materials - Domain concept for铁磁和域壁(定性) - 磁滞 - 软磁性材料。
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>
1。电荷保护定律。库仑定律。电场强度。叠加原理。连续电荷分布的模型。均匀带电环和灯丝的电场强度。2。电场强度向量的通量。高斯定理用于静电场强度矢量。将高斯定理应用于点充电和平面。3。电场电位。点充电的电势。静电场载体与电势之间的关系。泊松方程。均匀带电的球体的潜力。4。电偶极子。点偶极子的场强和静电电势。外部电场中的电偶极子(力,扭矩,势能)。5。电容的概念。具有不同几何配置的电容器的示例。平行板电容器电容的推导。6。磁场B矢量。带有电流的生物萨瓦特 - 拉普拉斯定律的导体的磁场。具有直流电流的有限长度直导体的磁场。7。磁场矢量的循环定理。带有直流电的环中心的磁场。在长螺线管中的磁场表达。电感。8。电动力。DC电路中的功率。9。广义欧姆定律(差异和整体形式)。Joule-Lenz Law(差异和积分形式)。电磁场。麦克斯韦的方程式以整体和差异形式,其物理含义。不同单位系统中的基本电磁量和定律:SI,CGS和Gaussian。10。来自麦克斯韦方程的电磁平面波方程的推导。电磁平面波的横向性质,电场和磁场之间的关系,电场和磁场的相位振荡。11。平面谐波的极化状态。椭圆形,圆形和线性极化。偏振和自然光,MALUS定律,极化程度。12。光的衍射。 huygens-fresner原理:定义和数学表述。 菲涅耳螺旋,菲涅耳区板。 13。 通过圆形孔和圆形屏幕(菲涅耳区,菲涅耳螺旋)衍射14。 在不透明屏幕的直线边缘处的衍射。 cornu螺旋。 15。 fraunhofer衍射。 衍射模式的属性。 16。 光的干扰。 干扰形成,基本关系和干扰场的特征的条件。 干扰条纹的类型。 17。 电磁波的折射。 Snell定律的推导。 总内部反射。 18。 菲涅尔公式。 19。 20。光的衍射。huygens-fresner原理:定义和数学表述。菲涅耳螺旋,菲涅耳区板。13。通过圆形孔和圆形屏幕(菲涅耳区,菲涅耳螺旋)衍射14。在不透明屏幕的直线边缘处的衍射。cornu螺旋。15。fraunhofer衍射。衍射模式的属性。16。光的干扰。干扰形成,基本关系和干扰场的特征的条件。干扰条纹的类型。17。电磁波的折射。Snell定律的推导。总内部反射。18。菲涅尔公式。19。20。在反射和折射过程中电磁波极化。电磁表面波。使用菲雷斯公式的应用:布鲁斯特定律。在两个介质边界处电磁波的相位关系。光的分散。频率和空间分散。频率分散的电子理论。频率频率依赖性。在分散介质中电磁波包的传播。组速度。瑞利公式。21。培养基的非线性极化。 非线性光学现象(频率的谐波产生,加法和减法,自我关注,刺激散射)。 22。 电磁波在介电波导中传播的特征。 23。 光学平面波导。 介绍波导模式。 24。 光纤。 纤维结构。 光纤中的光传播。 25。 激光的分类(类型)。 各种类型激光器的特征。 激光辐射的主要特征及其评估方法。 26。 半导体中的吸收和光辐射的产生。 发光二极管。 最简单的半导体激光器的设计和操作。 27。 光子晶体。 使用光子晶体用于信息传输,存储和处理。 光子晶体中带结构的形成。培养基的非线性极化。非线性光学现象(频率的谐波产生,加法和减法,自我关注,刺激散射)。22。电磁波在介电波导中传播的特征。23。光学平面波导。介绍波导模式。24。光纤。纤维结构。光纤中的光传播。25。激光的分类(类型)。各种类型激光器的特征。激光辐射的主要特征及其评估方法。26。半导体中的吸收和光辐射的产生。发光二极管。最简单的半导体激光器的设计和操作。27。光子晶体。使用光子晶体用于信息传输,存储和处理。光子晶体中带结构的形成。