基礎物理學專題選講

一、力學
(一) 經(jīng)典力學中的基礎性概念
1. “力學狀態(tài)”和運動微分方程
2. 關于質(zhì)量、慣性和動量
3. 質(zhì)-能關系
(二) 基本定律、定理和守恒律
1. 牛頓第一定律及其定量表述
2. 牛頓第二定律的三種表示形式
3. 基本定理和相應的守恒律
(三) 處理力學問題的基本方法
1. 微分探究法
2. 積分探究法
(四) 瞬時過程——碰撞、分裂、爆炸與散射
1. 瞬時過程分類
2. 對心正碰過程分析
3. 分裂與爆炸能
4. 散射、散射角與散射截面
(五) 周期過程——振動
1. 自由諧振動中動能與勢能的對立和轉(zhuǎn)化
2. 阻尼振動、過阻尼和臨界阻尼過程
3. 受迫振動與臨界共振
4. 非線性振動、失穩(wěn)和躍遷
二、熱學與熱力學
(一) 熱學中一些基礎性概念的探討
1. 關于溫度的概念
2. 重聚現(xiàn)象和熵的概念
3. 黑體輻射規(guī)律認識之演化
(二) 系統(tǒng)能譜、溫度和熵的演化(平衡態(tài)系統(tǒng))
1. 決定系統(tǒng)溫度正、負的關鍵因素和根據(jù)
2. 正、負能譜區(qū)中熵的演化規(guī)律
3. 正、負能譜系統(tǒng)間熱力學的互補對應
(三) 系統(tǒng)能譜、溫度和熵的演化(非平衡系統(tǒng))
1. 線性非平衡系統(tǒng)間熱力學的互補對應
2. 非線性非平衡系統(tǒng)間熱力學的互補對應
(四) 高密度物質(zhì)是負能譜系統(tǒng)存在的必然形式
1. L.D.Landau關于負能譜存在條件的論述
2. 自引力坍縮物質(zhì)是負能譜系統(tǒng)存在的可能形式
(五) 由自引力支配的負能譜系統(tǒng)的穩(wěn)定性
1. 正、負能譜系統(tǒng)在穩(wěn)定性規(guī)律中的互補對應
2. 負能譜系統(tǒng)的穩(wěn)定性
(六) 黑洞熵的演化規(guī)律與熱力學第三定律
1. SW黑洞熵的演化規(guī)律與熱力學第三定律
2. K-N黑洞熵的演化規(guī)律與熱力學第三定律
3. 軸對稱荷電轉(zhuǎn)動(Sen)黑洞熵的演化規(guī)律與熱力學第三定律
三、電磁學與光學
(一) 庫侖定律及電荷之間的相互作用
1. 庫侖定律
2. 兩點電荷之間的相互作用和牛頓第三定律
(二) 電磁場和電磁波
1. 電磁場的源
2. 電磁場的物質(zhì)性
3. 教學問題討論
(三) 光學
1. 激光
2. 教學問題討論
四、近代物理學
(一) 近代物理學課程結(jié)構(gòu)改革的構(gòu)想
1. 現(xiàn)行原子物理學教材中存在的問題
2. 近代物理學課程改革的必要性
3. 近代物理學課程結(jié)構(gòu)
4. 近代物理學教材內(nèi)容的構(gòu)想
(二) 波粒二象性
1. 人們對微觀粒子波粒二象性的認識過程
2. 普朗光一愛因斯坦光量子理論——波的粒子性
3. 德布羅意物質(zhì)波假設——粒子的波動性
4. 如何理解微觀粒子的波粒二象性
(三) 微觀粒子運動規(guī)律的主要特征
1. 波函數(shù)的統(tǒng)計解釋
2. 不確定關系
3. 態(tài)的疊加原理(量子相干性)
(四) 研究微觀粒子運動規(guī)律的主要手段
1. 量子力學中的態(tài)函數(shù)
2. 力學量算符
3. 算符間的對易關系
4. 本征態(tài)、本征值和本征方程
(五) 描述微觀粒子運動規(guī)律的主要運動方程
1. 薛定諤方程
2. 海森堡矩陣力學
3. 利用對易關系求解本征值方程的方法
(六) 關于兩位科學巨人間的大論戰(zhàn)
1. 矛盾的由來和EPR悖論(佯謬)
2. 關于隱參量
3. 關于貝爾不等式
4. 必然性與偶然性
(七) 玻爾理論與量子力學的矛盾分析
1. 從理論和結(jié)論上看兩者之間的矛盾
2. 矛盾的分析
(八) 原子基態(tài)的確定及討論
1. 理論依據(jù)
2. 具體方法
3. 特例及其討論
(九) 論矢量模型的物理實質(zhì)
1. 單電子矢量模型
2. 多電子矢量模型
3. 澄清教材中的幾個問題
(十) 再論矢量模型的物理實質(zhì)
1. 矢量模型的起源
2. 矢量模型與多重態(tài)理論
3. 矢量模型與原子內(nèi)部的相互作用
(十一) 核力與強相互作用
1. 核力與π介子
2. 強相互作用與膠子
3. 核力與強相互作用
4. 核力與夸克模型
5. 對核力及強相互作用的教學建議
(十二) 核子自旋一軌道耦合的物理實質(zhì)
1. 實驗事實
2. 唯象理論
3. 物理圖像
4. 對核能級的影響
5. 核子旋一軌耦合與電子旋-軌耦合的區(qū)別
(十三) 原子核結(jié)構(gòu)中的幾個問題
1. 兩類結(jié)構(gòu)模型
2. 液滴模型與核結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
3. 對力、對關聯(lián)與超導
4. 核與雙原子分子的類比
5. 原子核的手征對稱性
五、21世紀物理學科發(fā)展展望
(一) 20世紀物理學概況
1. 20世紀前物理學透視
2. 20世紀物理學概況
(二) 21世紀物理學展望
1. 從三副“對聯(lián)”談起
2. 展望新的理論
(三) 真空是新理論的突破口
1. 什么是真空
2. 真空的特性
3. 21世紀空間時間觀念的量子革命