納得しながら学べる物理シリーズ 1 納得しながら 量子力学

岸野 正剛(著)

岸野 正剛(著)

定価 3,520 円(本体 3,200 円+税)

A5判/228ページ
刊行日:2013年06月10日
ISBN:978-4-254-13641-8 C3342

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内容紹介

納得しながら理解ができるよう懇切丁寧に解説。〔内容〕シュレーディンガー方程式と量子力学の基本概念/具体的な物理現象への適用/量子力学の基本事項と規則/近似法/第二量子化と場の量子論/マトリックス力学/ディラック方程式

編集部から

目次

1.シュレーディンガー方程式と量子力学の基本概念
 1.1ニーズから生まれ実際の課題へと拡がって発展する量子力学
  1.1.1量子論誕生の時代背景と発端
  1.1.2低温領域での古典物理学の破たん
  1.1.3量子論発展における高エネルギーと量子力学の関係
  1.1.4最先端の微細加工技術における量子力学
  1.1.5物性領域は量子力学の独壇場,宇宙物理学でも重要
 1.2革命的なとびとびのエネルギーと不確定性原理
  1.2.1プランクの「とびとびのエネルギー」を納得する!
  1.2.2ハイゼンベルクの不確定性原理とその働き
 1.3物質波,波動関数,そして確率振幅の波
  1.3.1ド・ブロイの物質波の提案
  1.3.2シュレーディンガーの波動関数
  1.3.3確率振幅の波という量子力学の不思議な波
 1.4一般の演算子,量子力学独特の演算子,および交換関係
  1.4.1演算子とはなにか?
  1.4.2量子力学に特有な,波動関数を使った演算子
  1.4.3演算子の交換関係
  1.4.4位置(座標)と運動量の間の交換関係
 1.5シュレーディンガーによる新しい波動方程式の発見
  1.5.1古典論の波動方程式から電子の波動方程式を作る試み
 1.6波動関数とシュレーディンガー方程式の物理的な意味
  1.6.1定常状態の波動方程式
  1.6.2固有値方程式
  1.6.3シュレーディンガー方程式の物理的な意味
2.シュレーディンガー方程式の具体的な物理現象への適用
 2.1波動方程式を解くための波動関数の条件と境界条件
  2.1.1波動関数が備えていなければならない性質
  2.1.2波動方程式を解くために必要な境界条件と物理
 2.2箱の中に閉じ込められた電子―井戸型ポテンシャルの中の電子―
  2.2.1井戸型ポテンシャル
  2.2.2井戸型ポテンシャルに囲まれた原子の中の電子
  2.2.3分子や物質の中の電子の位置のエネルギー―幅の広い井戸型ポテンシャル―
  2.2.4ポテンシャルエネルギーに閉じ込められた電子の具体的演算
 2.3越えられないエネルギー障壁をトンネルする電子
  2.3.1電子が量子力学的なトンネルをする物理的な意味
  2.3.2実際に起こっている量子力学的トンネル
  2.3.3電子のトンネルの具体的な計算
 2.4水素原子へのシュレーディンガー方程式の具体的な適用
  2.4.1計算に使う水素原子のモデル
  2.4.2水素原子の計算に使う極座標
  2.4.3水素原子を解くためのシュレーディンガー方程式の基本式
  2.4.4波動関数の形を具体的に決める3個のシュレーディンガー方程式
  2.4.5方位方向の固有関数Φ(φ)に関する波動方程式
  2.4.6方位方向の固有関数Φ(θ)に関する波動方程式
  2.4.7動径方向の波動方程式
 2.5調和振動子への適用
  2.5.1身の回りの調和振動と量子力学
  2.5.2調和振動のエネルギー
  2.5.3調和振動子の量子力学
3.量子力学の基本事項と規則
 3.1量子数と便利な記号
 3.2固有関数の性質
 3.3固有関数の重ね合わせと波動関数
 3.4期待値
 3.5ディラックのデルタ関数と位置および運動量の固有関数
 3.6スピンとパウリの排他律とモノの大きさの関係
 3.7フェルミ粒子とボース粒子,およびその正体
 3.8エルミート演算子
 3.9エルミート行列
  3.9.1波動関数のベクトル表示と行列表示
  3.9.2エルミート行列
 3.10行列と行列式の量子力学との関係
  3.10.1行列の掛け算と演算子の交換関係
  3.10.2行列式とパウリの排他律の関係
  3.10.3行列式とフェルミ粒子の波動関数との関係
4.量子力学の巧みな近似法
 4.1量子力学において近似計算が重要な理由
 4.2摂動論
  4.2.1天文学で生まれた摂動論
  4.2.2量子力学の摂動論I:時間に依存しない摂動論
  4.2.3量子力学の摂動論II:時間に依存する摂動論
 4.3変分法
  4.3.1変分原理を使って近似計算法ができる理由
  4.3.2試行関数を使った変分法の演算方法
 4.4多粒子系の波動方程式の近似法
  4.4.1ハートリー近似
  4.4.2ハートリー--フォック近似
5.第二量子化と場の量子論
 5.1第二量子化と場の量子論の基本事項
  5.1.1第二量子化と場の量子論の意味は?
  5.1.2場の演算子とその性質
  5.1.3ボース演算子と通常の演算子との関係
  5.1.4波動関数の演算子化と場の量子論
 5.2格子振動とフォノン
 5.3低温比熱への応用
  5.3.1古典論の固体の比熱
  5.3.2比熱の量子論
6.ハイゼンベルクのマトリックス力学
 6.1行列力学が生まれた経緯
  6.1.1対応原理と行列のアイデアから生まれたマトリックス力学
  6.1.2位置(座標)qと運動量pの行列表示
  6.1.3位置(座標)qと運動量pの交換関係に使う行列
 6.2波動方程式の行列表示
  6.2.1波動関数とハミルトニアンの行列表示
  6.2.2波動方程式の行列表示とハミルトニアン
  6.2.3行列の対角化
  6.2.4調和振動子のハミルトニアンの行列表示と固有値
7.ディラック方程式
 7.1相対性理論から生まれたクライン--ゴルドンの方程式
 7.2ディラック方程式―電子の相対論的波動方程式―
 7.3ディラック行列に含まれるパウリ行列と負のエネルギーを持つ粒子
演習問題の解答
参考図書
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