Introduction to Quantum Mechanics
量子力學導論
本課程是由 國立陽明交通大學電子物理系提供。
本課程將奠定完整的量子力學基礎。初期從波粒二象性與不確定性原理出發，建立機率詮釋與波函數的物理圖像。接著運用薛丁格方程式，深入解析位能井、穿隧效應與量子諧振子等關鍵一維系統。課程中段將引入狄拉克符號與算符代數，以此解決三維角動量問題，並完整推導氫原子的能譜與軌域，探討其泡利矩陣表達式。最後，課程將以斯特恩-革拉赫實驗為引解釋莫拉克進動，並揭示電子的自旋性質。
課程用書：Quantum Physics, Stephen Gasiorowicz (3rd Edition), Wiley.
參考：Introduction to Quantum Mechanics by David J. Griffiths, 2nd. PEARSON 2014.
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| 授課教師 | 電子物理系 仲崇厚老師 |
|---|---|
| 課程學分 | 3學分 |
| 授課年度 | 111學年度 |
| 授課對象 | 大學部 |
| 預備知識 | Modern Physics |
| 課程提供 | 課程影音 課程綱要 |
| 週次 | 課程內容 | 課程影音 |
|---|---|---|
| 量子力學介紹與基本概念 (一) | 線上觀看 | |
| 量子力學基本概念 (二) | 線上觀看 | |
| CH2 波動力學 (一)：波粒二象性與不確定性原理 | 線上觀看 | |
| CH2 波動力學 (二)：波包 | 線上觀看 | |
| CH2 波動力學 (三)：海森堡不確定性關係與期望值 | 線上觀看 | |
| CH3 量子力學中的宇稱對稱性 | 線上觀看 | |
| CH4 一維位能勢 (一)：有限位能井 | 線上觀看 | |
| CH4 一維位能勢 (二)：能障 | 線上觀看 | |
| CH4 一維位能勢 (三)：束縛態與散射態 | 線上觀看 | |
| CH4 一維位能勢 (四)：雙位能井與量子穿隧 | 線上觀看 | |
| CH4 一維位能勢 (五)：WKB 近似法與諧振子問題 | 線上觀看 | |
| CH4 一維位能勢 (六)：量子諧振子與埃爾米特多項式 | 線上觀看 | |
| CH5 算符方法 (一)：線性算符 | 線上觀看 | |
| CH5 算符方法 (二)：算符性質與對易子 | 線上觀看 | |
| CH5、6 算符方法 (三)：海森堡不確定性原理與運動方程式 | 線上觀看 | |
| CH6 算符方法 (四)：狄拉克符號 (一) | 線上觀看 | |
| CH6 算符方法 (五)：狄拉克符號 (二) | 線上觀看 | |
| CH6 算符方法 (六)：投影算符與表象 | 線上觀看 | |
| CH6 算符方法 (七)：升降算符 | 線上觀看 | |
| CH7 角動量 (一)：對易關係 | 線上觀看 | |
| CH7 角動量 (二)：升降算符 | 線上觀看 | |
| CH7 角動量 (三)：球諧函數 | 線上觀看 | |
| CH8 三維薛丁格方程式與氫原子 (一) | 線上觀看 | |
| CH8 三維薛丁格方程式與氫原子 (二) | 線上觀看 | |
| CH8 三維薛丁格方程式與氫原子 (三) | 線上觀看 | |
| CH9 算符的矩陣表示法 (一) | 線上觀看 | |
| CH9 算符的矩陣表示法 (二) | 線上觀看 | |
| CH10 自旋：拉莫爾進動 | 線上觀看 | |
| CH10 應用：自旋的本徵值 | 線上觀看 |
課程目標
本課程將奠定完整的量子力學基礎。初期從波粒二象性與不確定性原理出發，建立機率詮釋與波函數的物理圖像。接著運用薛丁格方程式，深入解析位能井、穿隧效應與量子諧振子等關鍵一維系統。課程中段將引入狄拉克符號與算符代數，以此解決三維角動量問題，並完整推導氫原子的能譜與軌域，探討其泡利矩陣表達式。最後，課程將以斯特恩-革拉赫實驗為引解釋莫拉克進動，並揭示電子的自旋性質。
課程章節
| 週次 | 課程進度、內容、主題 |
| 1 | General structure of wave mechanics |
| 2 | Operator method in quantum mechanics |
| 3 | Angular momentum (I) |
| 4 | Angular momentum (II) |
| 5 | Schroedinger equation in three dimensions and the Hydrogen atom (I) |
| 6 | Schroedinger equation in three dimensions and the Hydrogen atom (II) |
| 7 | Matrix representation of Operators |
| 8 | Spin (I) |
| 9 | Spin (II) |
| 10 | Time independent perturbation theory (I) |
| 11 | Time independent perturbation theory (II) |
| 12 | The real Hydrogen atom |
| 13 | Time dependent perturbation theory |
| 14 | Interaction of charge particles with the electromagnetic field |
| 15 | Collision theory (I) |
| 16 | Collision theory (II) |
課程書目
Quantum Physics, Stephen Gasiorowicz (3rd Edition), Wiley.
Introduction to Quantum Mechanics by David J. Griffiths, 2nd. PEARSON 2014
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