課程資訊
課程名稱
近代物理
MODERN PHYSICS 
開課學期
99-1 
授課對象
電機資訊學院  電機工程學系  
授課教師
林清富 
課號
EE3015 
課程識別碼
901 38100 
班次
 
學分
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期一6,7,8(13:20~16:20) 
上課地點
電二143 
備註
總人數上限:80人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/991modern_physics 
課程簡介影片
 
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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課程概述

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。因此將先介紹此物理原理發現的歷史與思想背景,然後說明新物理原理之內容,進而討論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較理想的宇宙和世界觀。近代物理對現代生活和科技有極重大的影響,例如相對論的影響有天文學、太空探測、宇宙觀、核能發電、核戰威脅、…等;而量子力學的影響有半導體工程、IC、電腦、雷射、光譜、光電工程、光纖通訊、網際網路、光資訊、原子分子物理、材料、化學、化工、能源科技、…等。

各章綱要如下:

1. 物理的演進: (1)物理學家為什麼會想到這些物理原理? (2)如何分辨這些原理是對或錯?

2. 相對論: (1) 為什麼會想到相對論? (2) 相對論的基本假設,為什麼採用這樣的假設? (3)時空性質(4)電磁相對效應(5)質能互換

3. 波之粒子性質(1)光線、光波、或光子? (2)光之量子性質(3)Compton效應(4)重力紅位儀(5)黑洞

4. 粒子之波動性質(1)為什麼電子不會掉進原子核內? (2) de Broglie物質波(3)電子繞射(4)測不準原理

5. 原子結構(1)原子核尺寸(2)原子光譜(3)Bohr氫原子模型

6. 量子力學(1)海森堡矩陣量子力學(2)薛丁格方程式(3)波函數之或然率解釋 (4)薛丁格方程式之解

7. 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

8. 多電子原子(1)電子自旋(2)不共容原理(3)週期表(4)LS及jj藕合(5)Auger電子

9. 分子(1)分子鍵(2)氫分子(3)旋轉能階(4)振動能階

10. 統計力學(1)Maxwell-Boltzmann分佈 (2)Bose-Einstein分佈 (3)Fermi-Dirac分佈 (4)黑體輻射

11. 固體與半導體(1)離子晶體(2)共價晶體(3)金屬(4)帶理論

近代物理以電機系學生為授課對象,為大二、大三、大四複選必修課程。學程半年,共三學分。 

課程目標
1) 透過探討物理學家尋找物理原理的過程,瞭解那些原理不夠好以及為什麼不夠好;那些原理到目前為止似乎不錯,以及有沒有需要更好的原理。
(2) 藉由物理學家的經驗,幫助我們未來在找答案時,可以更得心應手。
(3) 藉由目前已找到的較理想物理答案,運用在日常生活和工業生產當中,為自己和人類創造更多福址。 
課程要求
 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
 
指定閱讀
 
參考書目
教科書
Concepts of Modern Physics, by Arthur Beiser.

參考書目
The Evolution of Physics, by Albert Einstein .
 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
期末考 
30% 
 
2. 
期中考 
30% 
 
3. 
作業 
40% 
 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
9/13  物理的演進: (1)物理學家為什麼會想到這些物理原理? (2)如何分辨這些原理是對或錯? 
第2週
9/20  相對論: (1) 為什麼會想到相對論? (2) 相對論的基本假設,為什麼採用這樣的假設? (3)時空性質(4)電磁相對效應(5)質能互換 
第3週
9/27  相對論: (1) 為什麼會想到相對論? (2) 相對論的基本假設,為什麼採用這樣的假設? (3)時空性質(4)電磁相對效應(5)質能互換 
第4週
10/04  相對論: (1) 為什麼會想到相對論? (2) 相對論的基本假設,為什麼採用這樣的假設? (3)時空性質(4)電磁相對效應(5)質能互換 
第5週
10/11  波之粒子性質(1)光線、光波、或光子? (2)光之量子性質(3)Compton效應(4)重力紅位儀(5)黑洞
 
第6週
10/18  波之粒子性質(1)光線、光波、或光子? (2)光之量子性質(3)Compton效應(4)重力紅位儀(5)黑洞
 
第7週
10/25  粒子之波動性質(1)為什麼電子不會掉進原子核內? (2) de Broglie物質波(3)電子繞射(4)測不準原理 
第8週
11/01  粒子之波動性質(1)為什麼電子不會掉進原子核內? (2) de Broglie物質波(3)電子繞射(4)測不準原理 
第9週
11/08  粒子之波動性質(1)為什麼電子不會掉進原子核內? (2) de Broglie物質波(3)電子繞射(4)測不準原理 
第10週
11/15  校慶 
第11週
11/22  原子結構(1)原子核尺寸(2)原子光譜(3)Bohr氫原子模型 
第12週
11/29  期中考 
第13週
12/06  量子力學(1)海森堡矩陣量子力學(2)薛丁格方程式(3)波函數之或然率解釋 (4)薛丁格方程式之解 
第14週
12/13  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15週
12/20  多電子原子(1)電子自旋(2)不共容原理(3)週期表(4)LS及jj藕合(5)Auger電子 
第16週
12/27  分子(1)分子鍵(2)氫分子(3)旋轉能階(4)振動能階 
第17週
1/03  統計力學(1)Maxwell-Boltzmann分佈 (2)Bose-Einstein分佈 (3)Fermi-Dirac分佈 (4)黑體輻射 
第18週
01/10  期末考