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出版者:OXFORD UNIVERSITY PRESS

作者:PETER W. ATKINS

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1982-01-01

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780198551515

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 热力学
• 量子化学
• 化学动力学
• 统计力学
• 分子结构
• 光谱学
• 电化学
• 界面化学
• 溶液化学

《量子力学与统计物理学导论》 作者： 张伟，李明 出版社： 科学出版社 出版日期： 2023年10月 --- 丛书定位与读者对象 本书是为高等院校物理学、化学、材料科学及相关工科专业本科高年级学生和研究生量身打造的经典教材。它旨在系统、深入地介绍量子力学和统计物理学的基本原理、核心概念及其在现代科学研究中的应用。本书侧重于理论的严谨推导与物理图像的清晰阐释相结合，确保读者不仅掌握计算方法，更能深刻理解物理本质。 核心特色： 1. 理论的连续性与广度： 本书结构上将量子力学的基础（从薛定谔方程到角动量理论）与统计物理学的宏观描述（从经典统计到量子统计）紧密衔接，体现了微观世界与宏观现象的内在联系。 2. 数学工具的详尽讲解： 对傅里叶分析、线性代数、狄拉克符号、群论初步等必要的数学工具进行回顾与深入应用，帮助读者跨越理论学习的障碍。 3. 丰富的实例与习题： 每一章节后附有大量精心设计的习题，包括计算题、证明题和概念辨析题，以巩固学习效果。部分章节后附有“前沿探索”栏目，简要介绍该理论在凝聚态物理、量子信息等领域的前沿应用。 --- 第一部分：量子力学的基石 (The Foundations of Quantum Mechanics) 本部分旨在为读者构建坚实的量子力学理论框架。我们从物理学的危机和经典物理学的局限性入手，引导读者进入量子的世界。 第一章：量子化的起源与波粒二象性 本章回顾普朗克黑体辐射、光电效应和玻尔模型，确立能量量子化的概念。着重探讨德布罗意波与电子衍射实验，建立波函数 $Psi$ 的概念及其概率诠释（玻恩诠释）。详细讨论了不确定性原理，并以双缝实验为核心案例，剖析量子测量的基本困境。 第二章：薛定谔方程与基本算符 本章核心内容是时间依赖和时间无关的薛定谔方程。我们将方程视为运动的基本定律，并详细阐述算符（Operator）在量子力学中的核心地位。引入位置、动量、能量、角动量算符的代数性质，并深入探讨算符的本征值问题，即如何从算符的本征态中提取可观测量的可能结果。 第三章：一维势场问题与束缚态 本章通过求解标准的一维势场问题来训练读者的数学技巧和物理直觉。内容包括：自由粒子、无限深势阱（方箱模型）、有限深势阱（隧道效应）、谐振子（利用升降算符方法）。对谐振子能级和波函数的精确解法进行了详尽的对比分析。 第四章：三维空间与角动量理论 这是量子力学理论体系的关键一环。本章从球坐标系下的薛定谔方程入手，分离变量法求解中心势场问题（如氢原子）。详细推导角动量算符的对易关系 $[L_i, L_j] = ihbar epsilon_{ijk} L_k$。深入阐述轨道角动量量子数 $l$ 和磁量子数 $m$ 的物理意义，并对氢原子能级结构和精细结构进行了初步探讨。 第五章：自旋与全同粒子 本章引入了粒子的内在自由度——自旋（Spin）。通过斯特恩-盖拉赫实验，确立了自旋角动量的概念及其量子化特性。随后，将讨论Pauli不相容原理及其对多电子原子（如周期表的形成）的决定性影响。全同粒子（费米子和玻色子）的波函数对称性要求是理解多体系统的基础，本章对此进行了严格的论述。 --- 第二部分：统计物理学的宏观桥梁 (Bridging to Macroscopic Physics) 本部分内容从微观的量子态出发，构建起描述宏观热力学现象的统计力学框架。 第六章：经典系综理论与热力学联系 本章引入统计物理学的基本假设：等概率假设。详细构建微正则系综（Microcanonical Ensemble）的结构，并严格推导熵 $S = k_B ln Omega$ 的定义。随后，系统阐述正则系综（Canonical Ensemble）和巨正则系综（Grand Canonical Ensemble）的概念、配分函数（Partition Function）的计算及其与热力学量（如自由能、压强）的对应关系。重点分析了理想气体系统的应用。 第七章：量子统计力学基础 本章将统计方法推广到量子系统。核心是理解玻尔兹曼因子与量子统计的关系。系统地介绍费米-狄拉克统计（F-D）和玻色-爱因斯坦统计（B-E）的分布函数。详细讨论了量子退火效应在低温下的重要性，这是区分经典与量子统计的标志。 第八章：理想费米系统：电子的简并压力 本章集中探讨在低温下，电子系统因费米能级和不相容原理导致的独特行为。详细分析了费米能级 $E_F$ 的定义，计算了绝对零度下的电子能量密度和压力（简并压力）。该分析是理解白矮星稳定性和金属导电性的理论基石。 第九章：理想玻色系统：低温奇观 本章专注于玻色子系统在低温下的集体行为。核心内容是玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensation, BEC）。详细推导了临界温度 $T_c$ 的计算，并分析了凝聚态的宏观量子特性，如超流性。此章通过对氦-4的描述，展示了量子统计如何解释宏观尺度上的奇异现象。 第十章：相互作用系统与涨落 本章引入处理粒子间相互作用的初步方法，如平均场理论（Mean Field Theory）。对磁性系统（如伊辛模型）的平均场近似求解进行了详细演示，从而解释了铁磁性的起源。此外，本章还探讨了热力学涨落（Fluctuation）的统计学描述，特别是涨落-耗散定理的初步介绍。 --- 附录 附录A：狄拉克符号回顾与线性代数基础 附录B：高等函数积分表与特殊函数（如勒让德多项式、厄米多项式） 附录C：常用物理常数表 --- 本书的教学目标 通过学习本书，读者将能够： 1. 熟练掌握量子力学的基本数学形式和基本假设，并能独立解决一维及中心势场问题。 2. 深入理解量子测量、角动量和全同粒子理论的深刻内涵。 3. 掌握三种统计系综的理论框架，并能运用配分函数分析热力学性质。 4. 区分费米子和玻色子的统计规律，并能解释低温下简并电子气和玻色-爱因斯坦凝聚现象。 5. 为进一步学习凝聚态物理、原子分子物理、粒子物理以及量子信息科学打下坚实的理论基础。

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如果你在寻找一本能让你对分子光谱学产生热爱的书，请务必入手《振动态与转动态的光谱分析》。这本书的编写风格简直是一股清流，它不像一本标准的教材，更像是一位经验丰富、充满热情的导师在给你“开小灶”。作者深知光谱学数据处理的繁琐和实验结果的难以解释，所以他把大量的篇幅放在了“如何从谱线解析出物理量”上。例如，在处理转动光谱时，书中详细讲解了离心场的修正项如何影响转动常数，并给出了大量真实的、带有人工标记的红外吸收光谱图，引导读者亲自去扣除各项效应。最让我受益匪浅的是关于拉曼散射和荧光的章节，作者用非常直观的费曼图来解释了激发和发射过程中的选择定则，避免了晦涩的张量分析。我当时正在做一个关于双原子分子的研究课题，书中关于振动能级非谐振性的讨论，直接为我的数据拟合提供了最精确的模型参数。这本书的实用性毋庸置疑，它真正做到了理论指导实验，实验反哺理论的良性循环。

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坦白说，我挑选《表面与界面物理导论》这本书，最初只是因为它封面设计得比较“酷炫”，但读下来，发现它的内容深度和广度完全超出了我的预期。这本书的视角非常新颖，它将宏观的物性（如润湿性、催化活性）与微观的电子结构和原子排列紧密结合起来。作者在介绍晶体表面结构时，并没有简单地停留在理想化的切面模型上，而是花费了大量篇幅讨论了表面缺陷、重建现象以及吸附位点的几何构型对电子态的影响。书中对俄歇电子能谱（AES）和X射线光电子能谱（XPS）等表面分析技术的原理介绍得极为透彻，尤其是对光电荷转移机制的阐述，配有精细的能带图，让我彻底明白了这些技术如何“看”到原子层面的信息。我尤其欣赏它在讨论催化反应时的跨学科性，书中引用了大量的化学动力学和电化学的知识点来解释界面反应的活化能垒。这本书对材料科学和纳米技术领域的研究者来说，是一本不可多得的工具书，它构建了一个坚实的理论框架，指导我们如何从原子尺度去设计具有特定功能的材料界面。

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这本《深入理解量子力学》绝对是物理系学生心中的一座灯塔！我记得我大一刚接触量子物理的时候，完全是一头雾水，教科书上的公式推导看得我头皮发麻。直到我抱起了这本书，简直就像找到了失散多年的老友。作者的叙述方式极其细腻，他没有直接把那些复杂的哈密顿量砸在你脸上，而是循序渐进地从经典物理的局限性讲起，解释了为什么我们需要量子化。最让我印象深刻的是他对波函数的直观解释部分，作者用了一系列精妙的类比，让我这个初学者也能大致把握住概率幅和叠加态的概念。书里的插图质量非常高，尤其是那些关于原子轨道和散射实验的示意图，清晰明了，完全不像有些教材那样画得潦草。而且，书后附带的习题设计得非常巧妙，基础题巩固了基本概念，而那些挑战题则真的能让你在解题的过程中体会到物理思想的魅力。我尤其喜欢它对哥本哈根诠释和多世界诠释的平衡讨论，没有盲目偏袒任何一方，而是鼓励读者自己去思考物理图像的本质。这本书的排版也做得很好，字体大小适中，公式间距合理，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。对于任何想扎扎实实学好量子理论的人来说，这本书是不可或缺的指南。

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我必须为《宏观热力学基础》这本大部头点赞，它彻底颠覆了我对热力学“枯燥”的刻板印象。市面上很多热力学教材，要么过于侧重数学推导，把物理直觉淹没在一堆偏微分方程里；要么就是泛泛而谈，只停留在概念的表面。这本书的独特之处在于，它极其注重“实验基础”和“过程可逆性”的哲学探讨。作者在开篇花了足足三章来阐述卡诺循环的完美构建和熵增定律的普适性，这种严谨到近乎偏执的态度，反而让我对能量守恒和不可逆过程有了前所未有的深刻理解。我特别欣赏它在介绍统计力学联系时所采用的渐进法，它没有直接跳跃到玻尔兹曼公式，而是先从经典气体模型入手，一步步引入相空间的概念，这让读者在面对更复杂的系统时，心里有底。书中的案例分析也非常贴近工程实际，比如关于制冷循环效率的优化，以及在材料相变过程中的热力学驱动力分析，都配有详尽的图表和数据支持。说实话，我以前觉得热力学就是“做功和放热”，读完这本书后，我才真正理解了它作为连接微观与宏观世界的桥梁的深刻意义。

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对于化学键理论的探索，《化学键的本质：从薛定谔到密度泛函》这本书简直是一场思想的盛宴。它没有局限于传统的杂化轨道理论，而是将读者带入到现代计算化学的视角下。这本书的深度是令人敬畏的，它从薛定谔方程的求解困难入手，然后非常清晰地介绍了变分原理和哈特里-福克（HF）方法的基本框架。我个人最喜欢作者对电子相关性的处理部分，他对后HF方法（如MP2和耦合簇理论）的介绍，虽然数学上略显复杂，但作者总是能提供一个高屋建瓴的物理图像，让你明白为什么引入这些修正会显著提高结果的准确性。书中的一个亮点是关于密度泛函理论（DFT）的系统性梳理，作者详细解释了交换泛函和关联泛函的发展历程，并对比了B3LYP、PBE等主流泛函的适用范围和局限性。这本书的价值在于，它不仅教你如何“计算”，更教你如何“思考”计算结果背后的物理意义——为什么这个键长是这个值？为什么这个反应的能垒是那个高度？它极大地提升了我对分子结构和反应机理的认知水平。

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