課程名稱 |
近代物理 Modern Physics |
開課學期 |
107-1 |
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 |
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學分 |
3.0 |
全/半年 |
半年 |
必/選修 |
選修 |
上課時間 |
星期四2,3,4(9:10~12:10) |
上課地點 |
博理112 |
備註 |
總人數上限:50人 |
Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/1071EE3015_ |
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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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。本課程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。
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。最後一周我們將介紹21世紀所面對的宇宙大中小尺度謎團,以及可能解決的統一架構。
本課程各章節如下 :
1.相對論
(1)基本假設(2)時空性質(3)磁相對效應(4)質能互換(5)廣義相對論
2.波之粒子性質
(1)光之量子性質(2)Compton 效應(3)量子擦拭器(4)量子糾纏態的投射與替換(5)量子遠距傳送(6)量子真相(7)重力紅位移(8)黑洞
3.粒子之波動性質
(1)de Broglie物質波(2)電子繞射(3)測不準原理
4.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
5.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
6.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
7.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
8.分子
(1)分子鍵(2)氫分子(3)旋轉能階(4)振動能階
9.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
10.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 |
為雷射原理、固態物理、半導體元件物理打下基礎,以瞭解近代奈米電子及光電元件工作原理 |
課程要求 |
預修科目 :工程數學,普通物理
成績評量方式 : 期中考25% , 期末考25% , 作業50% |
預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
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指定閱讀 |
待補 |
參考書目 |
教科書: 上課講義
Arthur Beiser, “Concepts of Modern Physics”, 6th ed.
參考書目: 主要參考書:
1. R. S. Elliott, “Electromagnetics”, 1967.
2. R. M. Eisberg, “Fundamentals of Modern Physics”,
3. N. Herbert, “Quantum Reality”. |
評量方式 (僅供參考) |
No. |
項目 |
百分比 |
說明 |
1. |
作業 |
50% |
共有4次,一次12.5% |
2. |
Midterm |
25% |
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3. |
Final |
25% |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
第1週 |
9/13 |
1.課程介紹
2.近代物理發展歷程
3.相對論 |
第2週 |
9/20 |
相對論(1)基本假設(2)時空性質 |
第3週 |
9/27 |
老師出國, 停課(補課時間另行通知)。 |
第4週 |
10/04 |
1. 相對論
2. 波之粒子性質 |
第5週 |
10/11 |
2.波之粒子性質
(1)光之量子性質(2)Compton 效應(3)量子擦拭器(4)量子糾纏態的投射與替換(5)量子遠距傳送(6)量子真相(7)重力紅位移(8)黑洞 |
第6週 |
10/18 |
3.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7週 |
10/25 |
4.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
5.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8週 |
11/01 |
預計
5.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9週 |
11/08 |
期中考 |
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