《量子力学》说课

周世勋量子力学教案一、引言1. 课程目标：使学生掌握量子力学的基本概念、原理和方法，了解量子力学在物理学、化学、材料科学等领域的应用。

2. 教材：《量子力学》（周世勋著），重点章节：第一章量子力学的基本概念3. 教学方法：讲授、讨论、练习相结合，注重培养学生解决问题的能力。

二、量子力学的基本概念1. 量子与量子化：引入量子概念，解释量子化的意义，举例说明量子化的现象。

2. 波粒二象性：介绍光的波粒二象性，讲解电子的波粒二象性，探讨波粒二象性的实验证据。

3. 叠加态与叠加原理：讲解量子态的叠加，解释叠加原理，举例说明叠加原理的应用。

4. 测量与不确定性原理：介绍测量原理，讲解不确定性原理，探讨不确定性原理在实际应用中的意义。

三、一维势阱与量子束缚态1. 一维势阱的基本概念：介绍一维势阱的定义，讲解势阱的图像及其物理意义。

2. 量子束缚态的求解：讲解薛定谔方程的解法，探讨束缚态的能量和波函数。

3. 束缚态的性质：分析束缚态的稳定性，讲解束缚态的能级间距。

4. 束缚态的跃迁：介绍束缚态跃迁的概念，讲解跃迁概率与矩阵元素的关系。

四、势垒穿透与量子隧道效应1. 势垒穿透的基本概念：引入势垒穿透的概念，解释势垒穿透的物理意义。

2. 量子隧道效应：讲解量子隧道效应的实验现象，探讨量子隧道效应的微观机制。

3. 隧道电流与势垒高度的关系：分析隧道电流与势垒高度的关系，讲解势垒高度对隧道电流的影响。

4. 隧道效应的应用：介绍隧道效应在实际应用中的例子，如隧道二极管、隧道晶体管等。

五、哈密顿算符与量子态的演化1. 哈密顿算符的引入：讲解哈密顿算符的概念，解释哈密顿算符在量子力学中的作用。

2. 量子态的演化：介绍量子态演化的概念，讲解量子态演化的规律。

3. 演化算符与时间演化：讲解演化算符的定义，解释演化算符与时间演化的关系。

4. 量子态的叠加与干涉：分析量子态叠加与干涉的物理意义，讲解叠加与干涉在实验中的应用。

六、量子纠缠与非局域性1. 量子纠缠的概念：介绍量子纠缠的定义，解释纠缠态的意义。

量子力学知识点小结第一章⒈玻尔的量子化条件，索末菲的量子化条件。

⒉黑体：能吸收射到其上的全部辐射的物体，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体。

⒎普朗克量子假说：表述1：对于一定频率ν的辐射，物体只能以hν为能量单位吸收或发射电磁辐射。

表述2：物体吸收或发射电磁辐射时，只能以量子的方式进行，每个量子的能量为：ε=hν。

表述3：物体吸收或发射电磁辐射时，只能以能量ε的整数倍来实现，即ε，2ε，3ε，…。

⒏光电效应：光照射到金属上，有电子从金属上逸出的现象。

这种电子称之为光电子。

⒐光电效应有两个突出的特点：①存在临界频率ν0：只有当光的频率大于一定值v0 时，才有光电子发射出来。

若光频率小于该值时，则不论光强度多大，照射时间多长，都没有光电子产生。

②光电子的能量只与光的频率有关，与光的强度无关。

光的强度只决定光电子数目的多少。

⒑爱因斯坦光量子假说：光(电磁辐射)不仅在发射和吸收时以能量E= hν的微粒形式出现，而且以这种形式在空间以光速 C 传播，这种粒子叫做光量子，或光子。

爱因斯坦方程⒒光电效应机理：当光射到金属表面上时，能量为 E= h ν 的光子立刻被电子所吸收，电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面后的动能。

⒓解释光电效应的两个典型特点：①存在临界频率v 0：由上式明显看出，当h ν- W 0 ≤0时，即ν≤ν0 = W 0 / h 时，电子不能脱出金属表面，从而没有光电子产生。

②光电子动能只决定于光子的频率：上式表明光电子的能量只与光的频率ν有关，而与光的强度无关。

⒔康普顿效应：高频率的X 射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。

⒕康普顿效应的实验规律：①散射光中，除了原来X 光的波长λ外，增加了一个新的波长为λ'的X 光，且λ' >λ；②波长增量Δλ=λ-λ随散射角增大而增大。

⒖量子现象凡是普朗克常数h 在其中起重要作用的现象⒗光具有微粒和波动的双重性质，这种性质称为光的波粒二象性⒘与运动粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波。

《量子力学》电子教案杨子元编宝鸡文理学院物理系一、简单介绍《量子力学》在物理学中的地位与作用1．物理学课程体系中，分为基础课与专业课基础课包括力、热、光、电、原子物理专业课——四大力学：理论、热统、电动、量子力学2．大学四年中所学所有课程大多为经典物理（即十八、九世纪物理）只有在量子力学中才涉及近代物理的内容3．量子力学是从事物理教学及其研究中的一门基础专业学科（讲授意义） 二、学习中应注意的几个问题1．关于“概念”问题；量子力学中物理概念距离我们的生活越来越远，因此更加抽象。

例“波函数”概念（与经典概念比较，例“力”概念）2．克服经典物理思想的束缚，防止用经典物理方法解决量子力学问题。

例：①轨道概念在量子力学已抛弃；②K P E E E +=不再成立，而用P K E E E +=表示3．必要的数学知识：偏微分方程，勒让德多项式，贝塞尔函数，矩阵（尤其是矩阵的对角化），厄米多项式，傅里叶变换。

三、教材与参考书1．张怿慈 《量子力学简明教程》 人民教育出版社 2．曾谨言 《量子力学》上、下册 科学出版社 3．蔡建华 《量子力学》上、下册 人民教育出版社 4．梁昆淼 《物学物理方法》 人民教育出版社 5．[美]玻姆 量子理论 商务印书馆 6．大学物理（93.9—95.4） 《量子力学自学辅导》第一章 绪 论量子力学是反映微观粒子（分子、原子、原子核、基本核子等）运动规律的基础理论，它是本世纪二十年代总结大量事实和旧量子的基础上建立起来的，它不仅是近代物理学的基础，而且被广泛的应用于化学和电子学等领域。

在介绍量子力学之前，首先回顾一下量子力学产生的历史过程。

§1.1 经典物理学的困难一、困难1687年，牛顿的划时代巨著《自然哲学的教学原理》在伦敦出现。

当时，自然科学没有完全从哲学分划出来，而用了哲学这个名称。

牛顿经典力学的主要内容是它的三大定律，到了十九世纪末，二十世纪初牛顿建立的力学大厦远远超出了这三条定律，可以说整个经典物理的大厦已竣工。

《量子力学》课程教学大纲第一篇：《量子力学》课程教学大纲《量子力学》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：量子力学所属专业：物理学专业课程性质：专业基础课学分：4（二）课程简介、目标与任务；课程简介：量子理论是20世纪物理学取得的两个（相对论和量子理论）最伟大的进展之一，以研究微观物质运动规律为基本出发点建立的量子理论开辟了人类认识客观世界运动规律的新途径，开创了物理学的新时代。

本课程着重介绍《量子力学》（非相对论）的基本概念、基本原理和基本方法。

课程分为两大部分：第一部分主要是讲述量子力学的基本原理（公设）及表述形式。

在此基础上，逐步深入地让学生认识表述原理的数学结构，如薛定谔波动力学、海森堡矩阵力学以及抽象表述的希尔伯特空间的代数结构。

本部分的主要内容包括：量子状态的描述、力学量的算符、量子力学中的测量、运动方程和守恒律、量子力学的表述形式、多粒子体系的全同性原理。

第二部分主要是讲述量子力学的基本方法及其应用。

在分析清楚各类基本应用问题的物理内容基础上，掌握量子力学对一些基本问题的处理方法。

本篇主要内容包括：一维定态问题、氢原子问题、微扰方法对外场中的定态问题和量子跃迁的处理以及弹性散射问题。

课程目标与任务：1.掌握微观粒子运动规律、量子力学的基本假设、基本原理和基本方法。

2．掌握量子力学的基本近似方法及其对相关物理问题的处理。

3．了解量子力学所揭示的互补性认识论及其对人类认识论的贡献。

（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程需要学生先修《电磁学》、《光学》、《原子物理》、《数学物理方法》和《线性代数》等课程。

《电磁学》和《光学》中的麦克斯韦理论最终统一了光学和电磁学；揭示了任意温度物体都向外辐射电磁波的机制，它是19世纪末人们研究黑体辐射的基本出发点，对理解本课程中的黑体辐射实验及紫外灾难由于一定的帮助。

《原子物理》中所学习的关于原子结构的经典与半经典理论及其解释相关实验的困难是导致量子力学发展的主要动机之一。

大学一年级量子力学教案一、教学目标本课程旨在使学生了解和掌握以下内容：1. 量子力学的基本概念和原理；2. 薛定谔方程的引入和解析；3. 粒子的波粒二象性及其数学描述；4. 量子态、测量和观测。

二、教学重点及难点1. 量子力学的基本概念和原理；2. 薛定谔方程的引入和解析。

三、教学内容和进度安排第一章量子力学的基本概念和原理（2学时）1.1 量子力学的发展历程1.2 量子力学的基本假设和特点1.3 波粒二象性及其数学描述第二章薛定谔方程的引入和解析（4学时）2.1 单粒子的薛定谔方程2.2 薛定谔方程的解析解2.3 波函数的物理意义第三章粒子的波粒二象性及其数学描述（6学时）3.1 德布罗意假设3.2 波函数和波动方程3.3 波函数的统计解释第四章量子态、测量和观测（4学时）4.1 哈密顿算符和能量本征值问题4.2 算符的期望值与测量4.3 不确定性原理四、教学方法和学时安排本课程采用以下教学方法：1. 理论授课：通过讲授基本概念和原理，解析薛定谔方程等内容，使学生掌握量子力学的基本理论知识。

2. 讨论研究：鼓励学生在教学过程中积极提问，参与讨论，加深对量子力学概念的理解和应用。

3. 实验演示：针对量子力学的实验现象进行演示，帮助学生直观理解波粒二象性等概念。

本课程学时安排如下：第一章：2学时第二章：4学时第三章：6学时第四章：4学时五、教学评价方式本课程的评价方式包括：1. 平时表现：包括课堂讨论、实验报告等。

2. 期中考试：考察学生对量子力学基本理论知识的掌握和理解能力。

3. 期末考试：综合考察学生对全学期所学内容的理解与运用能力。

六、教学资源本课程所需的教学资源包括：1. 教材：《量子力学导论》等相关教材；2. 实验设备和材料：激光装置、光栅等。

七、教学参考书目1. Griffiths, D. J. Introduction to Quantum Mechanics. 2nd ed. Prentice Hall, 2016.2. Sakurai, J. J., and Napolitano, J. Modern Quantum Mechanics. 2nd ed. Pearson, 2017.以上是大学一年级量子力学教案的内容，通过系统的教学安排，旨在使学生在本课程中系统学习量子力学的基本概念和原理，掌握薛定谔方程的引入和解析等关键知识点。

大学物理说课稿量子力学基础实验大学物理说课稿：量子力学基础实验引言：大学物理课程是培养学生科学素养和掌握基本物理知识的重要门课之一。

在量子力学领域，基础实验是学生探索和理解量子力学的关键。

本篇说课稿将介绍一套适用于大学物理教学的量子力学基础实验方案，旨在帮助学生理解和应用量子力学的基本原理和实验技术。

一、实验一：双缝干涉实验双缝干涉实验是量子力学实验中最经典的实验之一。

通过该实验，学生可以直观地观察到波粒二象性现象，并理解波的干涉与粒子的统计性质之间的关系。

实验原理：实验通过在平行的两个狭缝上照射单一频率的光源，使光通过狭缝后形成两束相干的光波。

当光波通过双缝后重叠，形成明暗相间的干涉条纹。

通过测量干涉条纹的位置和间距，可以计算出波长和间距之间的关系。

实验步骤：1. 准备实验装置，包括光源、双缝装置、光屏等。

2. 调整实验装置，使得光源照射到双缝上，并将光屏放置在合适的位置。

3. 观察干涉条纹的形成，记录条纹的位置和间距。

4. 根据记录的数据，计算波长和双缝间距之间的关系。

实验要点：1. 保持实验装置的稳定，避免光源的晃动和环境干扰。

2. 观察干涉条纹时要注意调整光屏的位置和角度，确保观察到清晰的条纹图案。

3. 记录数据时要准确测量条纹的位置和间距，确保实验结果的准确性。

二、实验二：量子隧穿效应实验量子隧穿效应是量子力学中的基本现象之一。

通过该实验，学生可以观察到粒子在经典物理中无法解释的隧穿现象，进一步理解量子力学的特殊性质。

实验原理：实验使用一块非导电材料的薄膜，将两个金属板分别放置在薄膜的两侧。

当给金属板加上一定电压时，电子将从一个金属板通过薄膜隧穿到另一个金属板上。

实验步骤：1. 准备实验装置，包括薄膜、金属板、电压源等。

2. 调整实验装置，使得金属板与薄膜之间形成适当的距离。

3. 施加电压，记录电流的变化。

4. 根据记录的数据，分析电流与电压之间的关系。

实验要点：1. 实验装置要保持良好的绝缘状态，避免电流泄露和其他非隧穿效应的干扰。

《量子力学教程》教案量子力学教案周世勋，《量子力学教程》，高教出版社§1.1经典物理学的困难一、经典物理学是“最终理论”吗？十九世纪末期，物理学理论在当时看来已经发展到相当完善的阶段。

那时，一般物理现象都可以从相应的理论中得到说明：机械运动（v<<c时）←牛顿力学< bdsfid="68" p=""></c时）←牛顿力学<>电磁现象←麦克斯韦方程→光现象（光的波动）热现象←热力学、统计物理学（玻耳兹曼、吉布斯等建立）有人认为：物理现象的基本规律已经被揭穿，剩下工作只是应用和具体的计算。

这显然是错误的，因为“绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们在各个一定发展阶段上的具体认识只具有相对的真理性”。

二、经典物理学的困难由于生产力的巨大发展，对科学实验不断提出新的要求，促使科学实验从一个发展阶段进入到另一个发展阶段。

就在物理学的经典理论取得上述重大成就的同时，人们发现了一些新的物理现象无法用经典理论解释。

1.黑体辐射问题2.光电效应问题3.原子的线状光谱和原子结构问题4.固体在低温下的比热问题三、量子力学的两个发展阶段1.旧量子论（1900-1924）以普朗克、爱因斯坦、玻尔为代表2.量子论（1924年建立）以德布罗意、薛定谔、玻恩、海森堡、狄拉克为代表四、学习上应注意的几点：1. 牢记实验是检验真理的标准2. 冲破经典理论的束缚3. 建立创造性思维方法4. 正确认识微观现象的基本特征§1.2光的波粒二象性1.光的波动性最典型的实验是1802年的杨氏干涉实验和后来的单缝、双缝衍射实验。

相干条件：λδk = (k=0，1± ，2±，……)加强2)12(λδ+=k 相消或位相差 =λπδ2=2k π 加强=(2k+1)π 减弱2.黑体辐射热辐射同光辐射本质一样，都是电磁波对外来的辐射物体有反射和吸收的作用，如果一个物体能全部吸收投射到它上面的辐射而无反射，这种物体为绝对黑体（简称黑体），它是一种理想化模型。

《量子力学》课程教学大纲课程名称：量子力学课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《量子力学》是物理专业开设的一门重要专业核心课。

它反映微观粒子（电子、原子、原子核、基本粒子等）运动规律的理论。

本课程的目的是使学生掌握量子力学的基本原理和处理具体问题的一些重要方法，并初步具有用这些方法解决较简单问题的能力。

培养学生的抽象思维能力和分析问题、解决问题的能力。

并根据本课程应用范围广的特点，能初步应用所学的知识解决有关的问题。

激发每个学生的特长和潜能，鼓励并引导他们的好奇心、求知欲、想象力、创新欲望和探索精神。

课程教学目标1：熟练掌握基本知识。

熟练掌握量子力学基本原理，微观粒子运动图像，力学量的算符理论，表象理论，自旋及其描述，初步会用量子力学的知识解决简单实际问题。

课程教学目标2：深刻理解量子力学基本原理。

深刻理解描述微观世界物理思想，将力学量算符、波函数的的物理意义与测量、表象等知识联系起来，体会其中的关联。

学会求解简单的定态薛定谔方程，分析实际问题。

课程教学目标3：了解初等量子力学的内涵与外延。

了解量子力学的绘景、算符与矩阵的关系，幺正变换，知道Dirac算符及其运算法则，占有数表象及升降算。

塞曼效应、光谱精细结构的量子力学解释，学会利用所学知识分析、解释实际物理问题。

课程教学目标4：提高运用所学理论分析、解决解决实际问题的能力。

能够利用近似方法分析实际问题，掌握微扰理论的基本思想以及对求解实际问题的方法。

能够利用表象理论建立算符本征方程的矩阵形式，并会求解本征值问题。

学会运用所学知识分析氢原子问题、斯特恩盖拉赫实验等实际问题。

课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H:表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。

二、课程教学要求本课程以讲授量子力学的基本原理，基本概念、理论、和数学方法为主。