課程名稱 |
近代物理 Modern Physics |
開課學期 |
104-1 |
授課對象 |
學程 奈米科技學程 |
授課教師 |
李嗣涔 |
課號 |
EE3015 |
課程識別碼 |
901 38100 |
班次 |
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學分 |
3 |
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 |
電二229 |
備註 |
總人數上限:50人 |
Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/1041EE3015_ |
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)電磁相對效應(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
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課程目標 |
為固態物理、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40% , 2.期末考40% , 作業20% |
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”.
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評量方式 (僅供參考) |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
第1週 |
9/17 |
第一章 相對論到羅倫茲變換 |
第2週 |
9/24 |
第一章結束及
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第3週 |
10/01 |
第二章 波的粒子特性發放習題一 |
第4週 |
10/08 |
第三章 粒子波動特性 |
第5週 |
10/15 |
第四章 原子結構發放習題二 |
第6週 |
10/22 |
第五章 量子力學 到薛丁格方程式之解 |
第7週 |
10/29 |
第五章 諧振子的矩陣量子力學, 發放習題三 |
第8週 |
11/05 |
第六章 氫原子的量子理論 |
第9週 |
11/12 |
期中考 |
第10週 |
11/19 |
第六章 氫原子的量子理論 |
第11週 |
11/26 |
第七章 多電子原子 |
第12週 |
12/03 |
第七章 多電子原子,LS coupling 及 jj coupling ,發放習題四 |
第13週 |
12/10 |
第八章 分子 |
第14週 |
12/17 |
第九章 統計力學 |
第15週 |
12/24 |
第九章 統計力學,發放習題五 |
第16週 |
12/31 |
第十章 固體
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第17週 |
1/07 |
第十章 固體 及21世紀物理 |
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