本書介紹了原子物理、核物理和粒子物理的一些基礎知識和物理思想及方法，并且前置數學基礎只涉及微積分和線性代數。全書以變換群和對稱性為視角，從經典力學出發(fā)，逐步構建起描述量子系統(tǒng)的動力學理論，將代數方法應用于角動量和氫原子理論，并在相對論性理論框架下拓展討論自旋、原子光譜精細結構、自旋統(tǒng)計等的物理起源。核物理作為非相對論量子力學的應用進行介紹，涉及了費米氣模型和低能散射，而粒子物理則重點介紹相互作用的洛倫茲結構和規(guī)范對稱性的基本概念。
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1996-2000 浙江大學物理學系 本科 美國威斯康辛大學麥迪遜分校物理系博士
目錄
出版說明
前言
教學使用說明
第1章 緒論/1
1.1 光：狹義相對論與 “波粒二象性”/2
1.1.1 狹義相對論/4
1.1.2 光的 “波粒二象性” 10
1.2 原子與電子/14
1.3 玻爾量子化與物質波假說/16
第1章 習題/21
第2章 力學量與變換/22
2.1 拉格朗日力學/23
2.2 哈密頓力學/28
2.3 電磁場中的粒子/32
2.4 哈密頓力學：正則變換/34
2.5 對稱性與諾特定理/40
第2章 習題/43
第3章 變換群基礎/45
3.1 從變換到群/46
3.2 SO（2）與SO（1,1）/50
3.3 李群與李代數/53
3.4 SO（3）與空間轉動/55
3.5 幺正變換群 SU（2）及其與SO（3）的對應/57
第3章 習題/60
第4章 量子力學初步/62
4.1 波動力學概要/62
4.2 一維定態(tài)問題/69
4.3 希爾伯特空間/75
4.4 作用于希爾伯特空間的算符與矩陣力學/80
4.5 量子力學的基本假設/87
4.6 變換理論下的量子力學與正則量子化/92
第4章 習題/98
第5章 角動量理論/102
5.1 角動量：本征態(tài)與本征值/102
5.2 角動量和轉動的矩陣表示/108
5.3 再看角動量算符及其本征態(tài)/113
5.4 兩個角動量的耦合與CG系數/117
5.5 選擇定則/122
第5章 習題/127
第6章 氫原子的動力學對稱性/129
6.1 對稱性與薛定諤方程/129
6.2 平方反比力系統(tǒng)的守恒量/131
6.3 SO（4）對稱性與氫原子能級/134
6.4 薛定諤方程的求解：有心力場/138
6.5 薛定諤方程的求解：徑向方程/144
6.6 原子磁偶極矩/146
6.7 對稱性與簡并/149
第6章 習題/153
第7章 自旋/154
7.1 自旋的發(fā)現/154
7.2 克萊因–戈爾登方程/156
7.3 洛倫茲群/159
7.4 SU（2）與旋量/165
7.5 狄拉克方程與自旋/169
7.5.1 自旋角動量/174
7.5.2 螺旋度/176
7.6 狄拉克方程的標準表示及非相對論極限/177
第7章 習題/184
第8章 定態(tài)微擾論與精細結構/187
8.1 定態(tài)微擾論/187
8.2 相對論動能修正/191
8.3 自旋軌道耦合/194
8.4 反常塞曼效應/197
第8章 習題/199
第9章 多電子原子/200
9.1 氦原子/200
9.2 堿金屬原子/205
9.3 全同粒子與元素周期表/209
9.4 分子能級與分子結構/214
9.4.1 玻恩–奧本海默近似/216
9.4.2 化學鍵/216
9.4.3 分子的轉動和振動/221
9.4.4 分子光譜及其應用/223
9.5 自旋統(tǒng)計定理與泡利不相容原理/224
9.5.1 經典場論/225
9.5.2 諧振子與占有數表象/228
9.5.3 一維陣列/233
9.5.4 連續(xù)化極限及薛定諤場論/234
9.5.5 克萊因–戈爾登場論中的粒子能量與正規(guī)序/238
9.5.6 反粒子與量子場論/241
9.5.7 狄拉克方程的解/243
9.5.8 狄拉克場的量子化與泡利不相容原理/246
第9章 習題/247
第10章 亞原子：核物理基礎/248
10.1 從原子核到中子的發(fā)現/248
10.1.1 α粒子與早期核物理/249
10.1.2 中子的發(fā)現/251
10.1.3 核結合能與核力/252
10.1.4 核子自旋/253
10.2 核模型/254
10.2.1 庫侖勢/254
10.2.2 費米氣體模型/255
10.3 放射性衰變/260
10.4 核反應與低能散射/265
10.4.1 從宏觀到微觀/266
10.4.2 散射振幅/267
10.4.3 分波法與低能散射/269
10.4.4 熱核聚變：恒星核合成/273
第10章 習題/279
第11章 亞原子：粒子物理簡介/280
11.1 量子電動力學：從經典到量子/283
11.1.1 經典力學中的規(guī)范對稱性/283
11.1.2 從哈密頓–雅可比理論到薛定諤方程/284
11.1.3 量子電動力學與U（1）規(guī)范對稱性/287
11.1.4 縱向極化與規(guī)范冗余/288
11.2 高能對撞實驗與相互作用/290
11.2.1 散射截面/290
11.2.2 如何計算散射截面/291
11.2.3 e++e-→μ++μ-/297
11.3 非阿貝爾規(guī)范理論與量子色動力學/302
11.3.1 非阿貝爾規(guī)范理論 SU（N）/303
11.3.2 強相互作用與色量子數/305
11.4 弱作用與對稱性破缺：標準模型/310
11.4.1 弱相互作用/310
11.4.2 規(guī)范對稱性的自發(fā)破缺/314
11.4.3 電弱統(tǒng)一：標準模型/317
11.4.4 希格斯機制的檢驗/323
11.5 中微子振蕩與統(tǒng)一理論/325
11.5.1 中微子振蕩/326
11.5.2 中微子質量、馬約拉納費米子與統(tǒng)一理論/330
附錄A 工程物理簡介/336
A.1 工程物理/336
A.2 鏈式反應與原子彈/337
A.2.1 核結合能的釋放：裂變與聚變/337
A.2.2 原子彈的設計原則/343
A.3 氫彈：突破臨界/345
A.3.1 聚變–裂變混合裝置（一）——聚變增強型原子彈/346
A.3.2 聚變–裂變混合裝置（二）——氫彈/346
A.3.3 聚變–裂變混合裝置（三）——戰(zhàn)術核武器/349
A.4 核武器模擬/351
A.4.1 計算物理/351
A.4.2 Z 箍縮裝置/352
A.4.3 激光慣性約束聚變裝置/353
A.5 核反應堆簡介/355
A.5.1 反應堆核事故/357
A.5.2 結語/358
附錄B 費曼規(guī)則/359
B.1 克萊因–戈爾登場費曼規(guī)則：*理論/359
B.2 狄拉克場費曼規(guī)則/369
B.3 量子電動力學（QED）的費曼規(guī)則/370
附錄C 數學用表/373
附錄D 經典力學中的波動/374
D.1 經典力學系統(tǒng)中的例子/374
D.1.1 彈性桿的縱振動/374
D.1.2 兩端固定的繩的微小橫振動/375
D.2 達朗貝爾方程/375
后記/378
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