光电科学与工程学院

一、课程基本信息

二、课程教学目标

1. 掌握量子力学基本假设、核心理论框架，理解微观世界区别于经典物理的运动规律，建立量子思维范式；
2. 掌握统计物理基本原理，搭建微观量子规律 ↔ 宏观热力学性质之间的理论桥梁；
3. 能够运用薛定谔方程、量子算符、系综理论、玻色 / 费米统计分析典型物理模型；
4. 为后续固体物理、激光物理、量子光学、量子信息、半导体物理等课程奠定理论基础，具备开展相关科研学习的理论素养。

三、主要教学内容

（一）量子力学部分

1. 量子理论诞生背景：黑体辐射、光电效应、原子光谱、波粒二象性；
2. 量子力学基本公理体系：波函数统计诠释、薛定谔方程、力学量算符、测不准关系、态叠加原理；
3. 一维定态问题：势阱、势垒贯穿（隧道效应）、谐振子；
4. 中心力场问题：氢原子径向与角向方程、角动量理论；
5. 自旋理论：电子自旋、单粒子与两粒子自旋态（单态 / 三重态）；
6. 近似方法：定态微扰论、变分法；
7. 散射理论基础（可选）、量子跃迁初步（可选）。

（二）统计力学部分

1. 统计物理基础：宏观态与微观态、等概率原理、相空间；
2. 玻尔兹曼统计：麦克斯韦分布、理想气体热力学性质；
3. 系综理论：微正则、正则、巨正则系综；
4. 量子统计基础：玻色–爱因斯坦统计、费米–狄拉克统计；
5. 应用模型：光子气体（黑体辐射）、电子气（自由费米气体）、玻色–爱因斯坦凝聚简介。

课程内在逻辑：量子力学描述单个微观粒子运动规律；统计力学利用概率统计手段，从大量微观量子体系出发推导宏观物质性质，二者相辅相成，构成近代物质理论的基石。

四、课程学习重难点

五、教学与考核方式

• 教学形式：课堂理论讲授 + 习题研讨 + 模型推导训练；鼓励结合光电、凝聚态领域实例拓展；
• 考核构成：平时作业、课堂讨论、期中测验、期末闭卷考试（侧重物理概念理解 + 典型模型推演计算）。

六、课程意义