課程名稱 |
近代物理 MODERN PHYSICS |
開課學期 |
96-1 |
授課對象 |
電機工程學系 |
授課教師 |
李嗣涔 |
課號 |
EE3015 |
課程識別碼 |
901 38100 |
班次 |
01 |
學分 |
3 |
全/半年 |
半年 |
必/選修 |
選修 |
上課時間 |
星期四6,7,8(13:20~16:20) |
上課地點 |
電二229 |
備註 |
總人數上限:130人 |
Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/961sclee |
課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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課程概述 |
本課程授課內容主要介紹相對論及量子的基本觀念及應用,尤其是如何從相對論得出電磁
交互作用之方程式,以及量子力學所描述的物理世界。其他內容尚有波之粒子性質、粒子
之波動性質、原子結構、氫原子之量子力學理論、多電子原子、分子、統計力學、固體之
介紹。近代物理指的是20世紀(1900年以後)所發展出的物理,與1900年以前所發展的古典
物理有相當大的不同。因此在每章節的開始將簡單介紹此物理原理發現的歷史背景,進而
由實驗證明此原理的結果,並提出問題與同學討論。配合教科書與講義,循序漸進,希望
能讓大家建立一個正確的世界觀。各章綱要如下:
第1章 : 相對論(1)基本假設(2)時空性質(3)電磁相對效應(4)質能互換
第2章 : 波之粒子性質(1)光之量子性質(2)Compton效應(3)量子擦拭器(4)量子真相(5)重
力紅位移(6)黑洞
第3章 : 粒子之波動性質(1)de Broglie物質波(2)電子繞射(3)測不準原理
第4章 : 原子結構(1)Rutherford原子模型 (2)原子譜線(3)Bohr氫原子模型(4)雷射
第5章 :量子力學(1)海森堡矩陣量子力學(2)薛丁格波動方程式(3)波函數之或然率解釋(4)
薛丁格方程式之解
第6章 :氫原子之量子理論(1)數學解(2)角動量(3)輻射躍遷(4)Zeeman效應
第7章 :多電子原子(1)電子自旋(2)不共容原理(3)總角動量(4)LS及jj藕合(5)Auger電子
第8章 : 分子(1)分子鍵(2)氫分子(3)旋轉能階(4)振動能階
第9章 : 統計力學(1)Maxwell-Boltzmann分佈(2)Bose-Einstein分佈(3)Fermi-Dirac分佈
(4)三種分佈函數的應用
第10章 :固體(1)離子晶體(2)共價晶體(3)金屬(4)帶理論(5)半導體元件(6)超導電性 |
課程目標 |
介紹20世紀物理的兩大理論包括相對論及量子力學的發展歷史及內容,以了解近代科學與
技術的物理基礎。 |
課程要求 |
要先修過微積分 |
預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
每週四 13:00~14:00 備註: 地點在電機二館440室 |
指定閱讀 |
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參考書目 |
.教科書
上課講義
Arthur Beiser, “Concepts of Modern Physics”, 6 th ed.
主要參考書:
1.R. S. Elliott, “Electromagnetics”, 1967.
2.R. M. Eisberg, “Fundamentals of Modern Physics”,
3.N. Herbert, “Quantum Reality”.
4.D. Bohm and B. J. Hiley, “The Undivided Universe: An Ontological
Interpretation of Quantum Theory”, 1993.
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評量方式 (僅供參考) |
No. |
項目 |
百分比 |
說明 |
1. |
期中考 |
40% |
課堂上考試,可帶一頁A4的紙抄公式 |
2. |
期末考 |
40% |
課堂上考試,可帶一頁A4的紙抄公式 |
3. |
作業 |
20% |
五個作業 |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
第1週 |
9/20 |
課程介紹,開始講解第一章相對論的歷史背景 |
第2週 |
9/27 |
第一章相對論中的Lorentz變換,相對質量,力的變換定律及由此導出之電磁定律 |
第3週 |
10/04 |
到英國及法國各大學訪問,暫停上課一次,9月29日(星期六)下午1:30pm在電機二館229室補課。介紹第二章波之粒子特性 |
第4週 |
10/11 |
介紹光是什麼?量子真相,量子擦拭器等量子世界難以想像的行為。第三章粒子的波動特性。 |
第5週 |
10/18 |
介紹測不準原理及第四章原子的結構之歷史發展 |
第6週 |
10/25 |
第四章波爾氫原子理論及雷射;第五章介紹海森堡的矩陣量子力學,薛丁格的波動方程式 |
第7週 |
11/01 |
介紹第五章波函數的物理意義及薛丁格方程式面對不同位能之解 |
第8週 |
11/08 |
介紹薛丁格方程式面對不同位能之解,簡諧振盪、諧振子的矩陣量子理論;第六章氫原子的薛丁格方程式, |
第9週 |
11/15 |
期中考(當天校慶停課,但是本課程期中考照常) |
第10週 |
11/22 |
第六章氫原子的量子理論,氫原子波函數解及角動量,輻射躍遷、選擇率與Zeeman效應 |
第11週 |
11/29 |
第七章多電子原子中電子的自旋、自旋軌道交互作用、不共容原理 |
第12週 |
12/06 |
介紹第七章總角動量、LS及jj coupling、 |
第13週 |
12/13 |
第七章電子光譜、Auger電子。
第八章介紹分子鍵及雙原子之LCAO理論 |
第14週 |
12/20 |
第八章多原子分子、分子旋轉頻譜及分子振動頻譜;第九章統計力學包含Maxwell-Boltzmann分佈函數 |
第15週 |
12/27 |
第九章統計力學包含Bose-Einstein及Fermi-Dirac分佈函數,分佈函數的應用 |
第16週 |
1/03 |
第九章統計力學包含分佈函數的應用、白矮星、中子星及黑洞;第十章介紹固體的種類 |
第17週 |
1/10 |
第十章介紹固體的帶理論、半導體元件及超導電性 |
第18週 |
1/17 |
期末考 |
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