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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:刘增基

出品人:

页数:220

译者:

出版时间:2001-8-1

价格:23.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787560610290

丛书系列:普通高等教育“十一五”国家级规划教材

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《现代量子物理学导论：从基础到前沿》 内容简介 本书旨在为对量子物理学有浓厚兴趣的读者，提供一个全面、深入且富有洞察力的导览。我们聚焦于现代物理学的核心支柱之一——量子理论，力求构建一个清晰的知识体系，带领读者穿越从经典物理学的藩篱到微观世界奇特规律的探索历程。全书内容经过精心组织，旨在平衡理论的严谨性与直观的物理图像，确保读者在掌握数学工具的同时，能够深刻理解量子现象背后的物理意义。 第一部分：量子理论的诞生与基础 本部分追溯了量子力学诞生的历史背景，重点探讨了经典物理学在解释黑体辐射、光电效应和原子光谱等现象时所遭遇的瓶颈。 第一章：古典物理的终结与量子的萌芽 我们将详细分析普朗克的量子假说，理解能量量子化的革命性意义。随后，深入剖析爱因斯坦对光电效应的解释，确立了光子这一基本粒子的概念。原子光谱的离散性成为经典理论无法逾越的鸿沟，我们在此引入玻尔模型，作为连接经典与量子的重要桥梁。 第二章：波粒二象性与物质波 德布罗意的物质波理论是量子力学的重要基石。本章详细阐述了电子衍射实验等关键证据，确立了所有物质都具有波的属性。在此基础上，我们将探讨如何用波函数 $Psi$ 来描述粒子的状态，并引入概率解释，这是量子力学与确定性经典物理最根本的区别。 第三章：薛定谔方程与基本原理 薛定谔方程是量子力学的核心动力学方程。我们将从不同的数学形式（时间依赖与时间无关）推导出该方程，并详细讲解其在无限深势阱、有限势阱以及谐振子等一维势场问题中的应用。本章还将系统介绍量子力学的基本公设，包括态空间（希尔伯特空间）、算符对应原理、本征值方程，以及完备性与正交性。 第二章：矩阵力学与数学形式的完备性 为了更全面地理解量子力学的数学结构，我们将引入海森堡的矩阵力学视角。通过对角化算符矩阵，读者将直观地理解本征值和本征态的概念。本章将着重讲解狄拉克符号（Bra-Ket 记号），它是现代量子物理表述中最优雅和强大的工具，并以此为基础，统一回顾和整合波动力学与矩阵力学的核心思想。 第二部分：量子态的精确描述与演化 这部分深入探讨了如何处理复杂系统的量子态，以及系统随时间如何演化，特别是角动量和自旋的量子特性。 第五章：角动量量子化 角动量是量子系统中一个至关重要的守恒量。本章将从经典角动量算符的对易关系出发，推导出其量子化的特性，包括 $L^2$ 和 $L_z$ 的本征值。我们将详细解析球谐函数作为空间角动量本征态的具体形式，并解释磁量子数和轨道量子数的作用。 第六章：自旋：内禀的量子特性 自旋的概念的引入是量子力学中一个纯粹的量子现象，它不对应于任何宏观可观察的旋转运动。本章将介绍斯特恩-盖拉赫实验的经典案例，确立自旋角动量和泡利不相容原理。我们将使用泡利矩阵来描述自旋1/2系统的数学结构，并探讨全同粒子（费米子和玻色子）的波函数对称性要求。 第七章：时间演化与微扰理论 如何描述量子态在没有外部干扰或在微小外部干扰下的精确演化，是实际应用的关键。本章首先讲解薛定谔绘景、海森堡绘景和狄拉克绘景之间的关系。随后，重点介绍定态微扰理论（包括简并和非简并情况）和含时微扰理论，特别是费米黄金定则的应用，用于计算跃迁概率。 第三部分：近似方法与多体系统 本部分将介绍解决复杂多体系统和非微扰问题的强大工具，并初步触及相对论量子力学的概念。 第八章：变分法与WKB近似 对于难以解析求解的势能问题，变分法提供了一种有效的能量下界估计方法。我们将通过实例展示如何选取试探波函数来优化基态能量。WKB（Wentzel-Kramers-Brillouin）近似则在半经典领域发挥重要作用，尤其适用于势能变化缓慢的系统，可用于估计隧穿概率。 第九章：散射理论 理解粒子之间如何相互作用是物理学的核心任务。本章将采用散射截面这一关键物理量来量化相互作用的强度。我们将介绍费希特定理、波恩近似，并深入探讨相位移分析法，该方法是解析低能散射信息的重要手段。 第十章：迈向相对论量子力学 虽然本书主要基于非相对论量子力学，但本章提供了一个必要的过渡。我们将讨论非相对论理论的局限性，特别是对光速附近粒子速度的描述失效。随后，我们将引入克莱因-戈登方程和狄拉克方程的结构，解释为何需要引入旋量以及狄拉克方程如何自然地预言了反物质的存在。 结语：量子世界的深远影响 全书最后将对量子力学的哲学含义和其在现代科技中的广泛应用进行总结和展望，强调其作为现代物理学理论框架的不可替代的地位。本书适合物理、电子工程、材料科学等相关专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书，也适合具备一定高等数学和基础物理知识的自学者深入探索量子世界的奥秘。

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这本书的语言风格，给我的感受是极其“内敛”和“学术化”，几乎完全没有口语化的表达或者类比。每一句话都力求精确无歧义，这在严谨的科学著作中是优点，但放在需要培养学习兴趣的角度来看，则显得有些枯燥。我注意到作者在引入新概念时，几乎没有使用任何生活中的例子来辅助解释。例如，在解释“非线性克尔效应”对信号传输质量的影响时，书中直接跳到了非线性薛定谔方程的求解，而没有先用一个比喻来描述光脉冲在高速运动中相互“干扰”的现象。这种写作方式要求读者必须自带强大的逻辑推理能力和极高的专注力，才能在文字迷宫中找到方向。我甚至怀疑，如果这本书被用于本科教学，可能需要配套一本大量的习题集和大量的教师讲解才能真正发挥效用。它更像是作者对自己多年研究成果的总结和归档，而不是一本为初学者或跨领域学习者设计的“入门向导”。其严谨程度，让人在阅读时不敢有丝毫的走神。

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这本书的排版和图示设计，老实说，是我阅读体验中比较困惑的一点。尽管内容极其专业，但我期待在这样一本技术专著中，能看到更多直观的、用于辅助理解抽象概念的示意图，特别是涉及到光在纤芯内传输路径的动态变化时。可惜，大部分的论述还是高度依赖于文字描述和数学表达。例如，在讲解模场直径（MFD）或非线性效应时，作者倾向于用复杂的希腊字母和积分方程来构建模型，而不是用一张清晰的剖面图配合色彩区分来展示光场分布的能量密度。我翻到了关于光纤放大器工作原理的那一章，内容涉及泵浦源、增益介质的能级跃迁，这部分知识的理论深度毋庸置疑，但如果没有一张简洁明了的能级图作为参照，光是靠文字描述“受激辐射”和“受激吸收”的平衡状态，对我来说就显得晦涩难懂了。整本书的视觉信息密度相对较低，很多关键概念的阐释似乎假设读者已经完全掌握了光学基础知识，这使得我在试图建立一个完整的系统认知图谱时，总感觉缺少了关键的视觉锚点。这绝对是一本需要反复对照笔记和外部资料才能勉强跟上的读物，而不是那种可以一气呵成、沉浸式学习的教材。

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我花了很长时间去研究书中关于光网络架构的部分，特别是DWDM（密集波分复用）和OTN（光传送网）的章节。我本来以为会看到更多关于实际网络部署中，如何进行波长分配、光功率预算管理，以及不同设备接口协议（如SFP、QSFP）的兼容性讨论。但这本书的侧重点似乎完全放在了物理层和数据链路层的底层技术实现上。作者对光器件如光纤耦合器、环形器、以及各种光调制格式（如QPSK、16QAM）的电光转换机理进行了极其详尽的物理分析，包括调制器的驱动电压、相位噪声的影响等等。这无疑是技术前沿的体现，但对于一个对网络运营和业务承载更感兴趣的人来说，感觉像是被带到了工厂的原材料仓库，而不是成品展示厅。我更关注的是，这些复杂的物理技术是如何被打包成标准化的产品，如何在实际的电信机房中进行维护和故障排查。书中对这些工程实践层面的讨论显得非常精简，更像是蜻蜓点水，这让这本书的实用价值在“如何构建和运营一个现代通信骨干网”这个层面上大打折扣。

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这部关于光纤通信的著作，在我手中的份量可不轻，沉甸甸的，光是翻开扉页，那密密麻麻的专业术语和复杂的数学公式就已经让人望而生畏。我本来是想找一本能稍微触及现代网络基础的书籍，但这本书显然定位在了一个更高的技术层次。我试着啃了前几章关于光学基本原理的部分，里面对折射率、全内反射的讲解，虽然理论上很严谨，但对于一个非专业背景的读者来说，就像是在阅读一本高级物理教材。书中对光波导的几何结构、模式理论的剖析细致入微，每一步推导都力求精确，这无疑是给专业人士的福音，但对于我这种只想了解“光纤是如何把信息快速传输”的普通人来说，简直是一场智力上的马拉松。我特别留意了关于光纤损耗和色散的内容，那些关于瑞利散射、吸收机制的深入分析，以及如何通过掺杂材料来抑制这些损耗的论述，都展现了作者深厚的学术功底。然而，这些详尽的物理机制描述，并没有直接告诉我，我的家庭宽带是如何实现千兆连接的，它更像是拆解了一台精密仪器的每一个螺丝钉，而我更想知道的是这台机器的整体运作流程和它带来的便利。因此，这本书更像是一本给研究生或者研发工程师准备的案头工具书，它的深度令人敬佩，但广度上对普通读者并不友好。

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最后，从内容的时效性来看，虽然光纤通信的基本物理原理是恒定的，但这个领域的技术迭代速度极快，特别是涉及到超高比特率传输和新型传输介质的研究。我期望能在这本书中看到更多关于空分复用（SDM）或者空心光纤（HOF）的最新进展介绍，或者对下一代半导体激光器技术（如硅光子集成）的更深入探讨。然而，我翻阅目录后发现，许多章节的内容似乎停留在数年前的成熟技术阶段，对于近两年来产业界热议的某些突破性进展，要么提及不多，要么只是蜻蜓点水式地引用了一两篇文献。这让我有些犹豫，如果我完全按照书中的知识体系去构建自己的理解框架，会不会在接触最新的行业动态时显得有些滞后？当然，作为一本奠定基础的经典著作，它的价值是不可否认的，但对于追求实时前沿信息的读者来说，可能需要同时参考大量的学术期刊和行业报告，才能让知识体系保持在“光纤通信”的最前沿。这本书更像是一块坚实的基础石，而不是一艘最新的快艇。

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上课的课本

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