Experiments in Physical Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill College

作者:Garland, Carl W./ Nibler, Joseph W./ Shoemaker, David P.

出品人:

页数:800

译者:

出版时间:

价格:94.45

装帧:Pap

isbn号码:9780073291024

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 实验
• 化学实验
• 高等教育
• 大学教材
• 化学
• 科学
• 实验教学
• 分析化学
• 仪器分析

好的，以下是一份关于一本名为《量子力学导论》的图书的详细简介，内容力求详实、专业，且不涉及您的原书《Experiments in Physical Chemistry》中的任何实验内容。 --- 量子力学导论：从基础原理到现代应用 卷首语 物理学的历史是不断拓宽人类认知边界的过程。牛顿力学描绘了宏观世界的精确轨道，电磁学统一了光与电的本质，然而，当我们将目光聚焦于原子与亚原子粒子的微观领域时，经典物理的描述便开始失效。二十世纪初，一场深刻的革命——量子力学的诞生，彻底重塑了我们对物质、能量以及实在本身的理解。 《量子力学导论》旨在为物理学、化学、材料科学以及相关工程领域的学生和研究人员提供一个严谨、深入且富有启发性的入门平台。本书不仅仅是概念的罗列，更是一次对自然界基本规律的系统性探索。我们力求在保持数学严谨性的同时，用清晰的物理图像来阐释那些初看起来反直觉的量子现象。 第一部分：量子革命的萌芽与数学框架的构建 本部分聚焦于经典物理的局限性，并逐步引入支撑现代量子理论的数学语言。 第一章：经典物理的危机与量子假设的提出 本章追溯了十九世纪末物理学面临的几个关键难题，包括黑体辐射的“紫外灾难”、光电效应的解释，以及原子光谱的离散性。我们将详细分析普朗克对能量量子化的革命性假设，爱因斯坦对光子概念的引入，以及玻尔模型在解释氢原子能级方面的初步成功与内在矛盾。重点在于理解能量与频率之间的非连续关系是物理图像转变的起点。 第二章：波动力学的兴起与薛定谔方程的建立 继承德布罗意的物质波概念，本章详述了波粒二象性在数学上的表达。我们将深入探讨薛定谔（Schrödinger）如何从势能函数出发，构建出描述量子态随时间演化的核心方程——含时薛定谔方程。随后，我们将探讨定态薛定谔方程，它成为解决大量基本量子系统的关键工具。本章强调了波函数（$Psi$）的物理意义，特别是其概率幅的解释，以及归一化条件的必要性。 第三章：线性代数与算符：量子力学的数学骨架 量子力学是一个深刻依赖于抽象代数结构的理论。本章将引入必要的数学工具，包括希尔伯特空间、线性算符、本征值问题以及狄拉克符号（Bra-Ket Notation）。我们将定义位置算符、动量算符以及哈密顿算符，并严格推导出这些算符的对易关系。对易关系的重要性将贯穿全书，因为它直接预示了物理量是否可以同时被精确测量的根本限制。 第二部分：一维与三维势场中的基本应用 在建立了理论框架后，本部分着手解决最简单、却极富启发性的实际问题，这些问题的解构了量子特性的基本表现。 第四章：无限深势阱与有限深势阱 我们将从无限深势阱（“盒子里的粒子”）开始，精确求解定态薛定谔方程，导出能级的分立性和波函数的正交归一性。此后，我们将扩展到有限深势阱，考察粒子穿透势垒的可能性，从而引出“量子隧穿效应”的概念，并讨论其在扫描隧道显微镜（STM）等现代技术中的应用基础。 第五章：谐振子：量子处理经典振动的模型 量子谐振子是处理分子振动和量子场论中激发态的基石模型。本章将介绍两种求解方法：一是通过级数解法，二是更优雅的升降算符（代数）方法。我们将详细推导其离散的能级结构（$E_n = hbaromega(n + 1/2)$），强调零点能的物理意义——即使在绝对零度，系统仍具有不可消除的振动能。 第六章：角动量与氢原子——量子力学的巅峰之作 本部分将视角转向三维空间，重点处理中心势场问题。首先，我们必须完整地处理角动量的量子化，推导出 $L^2$ 和 $L_z$ 的本征值及其简并性。随后，我们将运用分离变量法求解库仑势场中的薛定谔方程。本章将详细解析氢原子能级 ($propto -1/n^2$) 的精细结构，并明确波函数的球谐函数部分，将量子数的物理内涵（主量子数 $n$、轨道量子数 $l$、磁量子数 $m_l$）清晰地联系起来。 第三部分：自旋、全同粒子与微观世界的对称性 本部分将量子力学扩展到更复杂的系统，引入了描述粒子内在属性的“自旋”概念，并探讨了多粒子体系的本质。 第七章：电子的内禀角动量——自旋 自旋的概念是纯粹量子力学的产物，无法用经典图像来类比。本章将介绍斯特恩-盖拉赫实验（Stern-Gerlach experiment）如何无可辩驳地证明了角动量的空间量子化。我们将使用泡利矩阵来描述自旋 $s=1/2$ 的数学结构，并探讨自旋在磁场中的行为。 第八章：全同粒子与交换对称性 对于由多个电子或质子构成的系统，粒子的不可区分性带来了深刻的影响。本章将阐述玻色子和费米子在波函数对称性上的根本区别。重点分析泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle）对费米子的约束，以及它如何解释元素周期表的结构和化学键的形成。 第九章：微扰论：处理复杂系统的强大工具 在许多真实系统中，精确求解薛定谔方程是不可行的。本章引入微扰理论，包括非简并和简并情况下的含时和不含时微扰论。我们将展示如何利用一阶和二阶微扰来近似计算系统中加入微小外部影响（如外部电场或磁场）后的能量修正和波函数变化，为理解光谱学中的斯塔克效应和塞曼效应奠定基础。 结语 《量子力学导论》旨在引导读者穿过理论的迷雾，直抵物理实在的核心。掌握本书内容，意味着理解了支配从半导体到核聚变等所有微观现象的普适法则，并为进一步深入研究量子场论、凝聚态物理或量子信息科学打下了坚实的基础。我们的目标是让读者不仅“知道”量子力学是什么，更能“理解”它是如何工作的。

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