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出版者:

作者:Budker, Dmitry/ Kimball, Derek F./ DeMille, David P.

出品人:

页数:538

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 141.25

装帧:

isbn号码:9780199532421

丛书系列:

图书标签:

原子物理
量子力学
原子结构
光谱学
激光物理
等离子体物理
原子碰撞
量子电动力学
核物理
物理学

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具体描述

This book provides a bridge between the basic principles of physics learned as an undergraduate and the skills and knowledge required for advanced study and research in the exciting field of atomic physics. The text is organized in a unique and versatile format --- as a collection of problems, hints, detailed solutions, and in-depth tutorials. This enables the reader to open the book at any page and get a solid introduction to subjects on the cutting edge of atomic physics, such as frequency comb metrology, tests of fundamental symmetries with atoms, atomic magnetometers, atom trapping and cooling, and Bose-Einstein condensates. The text also includes problems and tutorials on important basics that every practicing atomic physicist should know, but approached from the perspective of experimentalists: formal calculations are avoided where possible in favor of 'back-of-the-envelope' estimates, symmetry arguments, and physical analogies. The 2nd edition contains over 10 new problems, and includes important updates, revisions, and corrections of several problems of the 1st edition.

好的，以下是一本名为《量子力学基础与应用》的图书的详细简介，该书内容与您提到的《原子物理学》无直接重叠，专注于量子理论的数学框架和宏观应用。 --- 量子力学基础与应用：从薛定谔方程到凝聚态物理内容概述《量子力学基础与应用》旨在为物理学、数学和工程学领域的研究人员、高级本科生及研究生提供一个深入且严谨的量子力学知识体系。本书的重点在于构建坚实的数学框架，并展示这些抽象的理论如何精确地描述从微观粒子行为到复杂材料特性的广泛现象。本书避免了对原子能级和光谱的传统教学侧重，而是聚焦于量子场论的萌芽概念、量子信息处理的理论基础，以及统计物理学中的应用。全书结构清晰，分为三个主要部分：数学基础与基本原理、非相对论性量子力学的深化，以及量子理论的高级主题与应用。第一部分：数学基础与基本原理 (Foundation and Formalism) 本部分是全书的基石，致力于用现代数学工具来阐述量子力学的基本假设，而非仅仅停留在历史发展脉络上。第1章希尔伯特空间与算符代数本章引入了描述量子态的抽象数学结构——复向量空间，特别是可分离的希尔伯特空间 $(mathcal{H})$。详细讨论了狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的严格定义、线性算符的性质（自伴随、厄米性、谱分解），以及它们如何对应于物理可观测量。重点讲解了算符的对易关系和不确定性原理在数学上的精确表述。第2章薛定谔绘景与海森堡绘景本章深入探讨时间演化——量子力学的核心动态。详细对比了薛定谔绘景（波函数随时间演化）和海森堡绘景（算符随时间演化）的等价性。通过规范的推导，展示了时间演化算符 $U(t) = e^{-iHt/hbar}$ 的构造，并讨论了其在幺正变换下的重要性。第3章连续谱与散射理论基础针对自由粒子和势阱之外的系统，本章处理了连续本征值问题。引入了狄拉克函数 $delta(x)$ 在本征态归一化中的作用，并解释了为什么需要波包来描述物理粒子。随后，建立了散射理论的数学框架，包括散射态的构造、渐近行为的分析，以及散射振幅和微分截面的计算方法，为后续的量子场论打下基础。第二部分：非相对论性量子力学的深化 (Advanced Non-Relativistic Quantum Mechanics) 在掌握了基础形式体系后，本部分将理论应用于更复杂的势场和多体系统。第4章角动量理论的代数结构本章完全侧重于角动量的代数结构，而非仅仅是球谐函数。从对易关系 $[J_i, J_j] = ihbar epsilon_{ijk} J_k$ 出发，推导出升降算符 $J_{pm}$，并严格推导了本征值 $j(j+1)hbar^2$ 和 $mhbar$。随后，深入探讨了球谐函数作为角动量本征态的几何意义，并引入了张量算符和里德-泰勒公式（Wigner-Eckart Theorem）的推导，这对于理解磁矩和跃迁过程至关重要。第5章微扰论：含时与不含时本章系统地介绍了处理不可积哈密顿量的方法。不含时微扰论：详细推导了定态微扰论到任意高阶的公式，包括简并态的处理，以及如何利用变分原理来获得能量的精确上界。含时微扰论：重点推导费米黄金定则（Fermi's Golden Rule），并讨论了其在辐射跃迁中的适用条件和局限性。第6章旋转系统与相对论性概念的初步接触本章处理了外部场对系统的影响，特别是电磁场。带电粒子在电磁场中的描述：引入矢量势 $mathbf{A}$ 和最小耦合原理，分析了磁场对薛定谔方程的影响（Aharonov-Bohm效应的理论基础）。自旋的引入：从实验现象出发，引入泡利矩阵和自旋算符。详细讨论了自旋-轨道耦合的哈密顿量形式，并求解了在匀强磁场中具有自旋的粒子的薛定谔方程（例如，塞曼效应的数学模型）。第三部分：量子理论的高级主题与应用 (Advanced Topics and Applications) 本部分将读者从非相对论框架带入多体物理和量子信息的前沿领域。第7章全同粒子系统与量子统计本章探讨了多个粒子构成的量子系统的复杂性，这是理解凝聚态物理的关键。对称性与统计：严格定义了全同粒子的不可分辨性。详细推导了玻色-爱因斯坦统计（基于对称波函数）和费米-狄拉克统计（基于反对称波函数）的数学起源，并解释了它们在统计力学中的物理后果。第二量子化导论：引入产生和湮灭算符（Creation and Annihilation Operators）的概念，它们是描述粒子数不守恒系统的强大工具，用于构建玻色子和费米子的 Fock 空间。第8章线性光学与量子信息学基础本章将量子力学形式应用于信息科学。量子比特与量子门：将二维希尔伯特空间 $(mathbb{C}^2)$ 定义为量子比特（Qubit），使用泡利矩阵和张量积来表示量子逻辑门（如CNOT门）。纠缠态的量化：引入密度矩阵来描述混合态和子系统。深入分析贝尔态和纠缠度量（如冯·诺依曼熵），展示了量子信息中的非定域性特征。第9章近似方法与凝聚态物理的桥梁本章展示了如何将前述理论应用于复杂材料系统。 Hartree-Fock 方法：针对多电子系统，推导了平均场近似的变分原理，系统地处理了泡利不相容原理在多电子原子中的应用，并讨论了交换能的物理意义。晶格振动与准粒子：简要介绍了如何使用声子的概念（将晶格运动量子化）来描述固体中的集体激发，为理解低温物理和热力学性质做准备。适合读者本书内容难度适中偏高，要求读者已经掌握经典力学、线性代数和复变函数的基础知识。它适合对量子理论的数学结构有浓厚兴趣，并希望将量子力学应用于现代物理研究（如量子计算、材料科学或高级理论物理）的读者。本书的深度和广度使其成为深入学习量子力学理论框架的优秀参考书。