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《量子理论B》教学大纲
课程英文名
QuantumTheoryB
课程代码
04M0048
学分
2
总学时
32
理论学时
32
实验/实践学时
0
课程类别
学科基础课
课程性质
限选
先修课程
《高等数学》《大学物理》
适用专业
电子科学与技术
开课学院
光学与电子科技学院
执笔人
艾琦/蔡培庆
审定人
孟彦龙
制定时间
2024年12月
注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。
一、课程地位与课程目标
（一）课程地位
《量子理论B》课程是电子科学与技术专业的一门重要的专业基础课，它是反映微观粒子运动规律的理论，是二十世纪二十年代在总结大量实验事实和旧量子论的基础上建立起来的。随着量子力学的出现，人类对于物质微观结构的认识日益深入，从而能较深刻地掌握物质的物理和化学的性能及其变换的规律，为利用这些规律于生产开辟了广阔的途径。本课程强调物理实验事实的分析、量子化概念和物理图像的建立和理解。要求学生通过本门课程的学习，初步了解物质的微观结构和运动规律，了解量子力学在现代科学技术中的应用以及前沿发展动态，并为进一步学习诸如固体物理、半导体物理等课程奠定坚实的基础。
（二）课程目标
（1）了解量子力学发展历史的主要进程，提高学生的辩证唯物主义科学素养。
（2）掌握量子力学的基本原理、基本概念和基本规律，掌握处理相关问题的方法和技巧，培养学生获得严谨的科学学风、科学方法，提升学生的抽象思维能力和创新精神。
思政教育目标：
（3）将知识传授与价值引领相结合，介绍我国科学家在量子力学领域的历史作用以及在前沿进展方面的贡献，激发学生对科学研究的兴趣，增强爱国主义，提升文化自信与制度自信。
二、课程目标达成的途径与方法
本课程是一门理论性较强的课程，内容较为抽象，学生理解难度较大，并且课时设置有限。因此，为了高效完成课程教学目标，通过使用多媒体课件和BB课程平台相结合，辅以板书推导的方式，对教学的难点与重点进行综合性的演示。
采用启发式教学，对重要的公式或定理作出详细的数学推导，而对一些复杂繁琐的公式等不作推导，只对主要公式进行必要说明，把讨论重点放在物理概念、物理模型和思维方法上；通过讲练结合，利用VASP、高斯等软件仿真态密度图，能级图等物理图像，直观阐述一维束缚与散射态问题、氢原子能级的基本规律，让学生更好地理解抽象的概念，充分激发学生的学习兴趣和热情，提高学生分析问题、解决问题的能力；在教学中，注重聚焦与经典物理知识的对比，加深学生对知识点的掌握，培养学生的创新意识和创新能力，使学生了解如何由分析物理实验结果出发、建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程；结合目前国内外与课程相关的热点问题，介绍量子理论在核物理、激光技术、LED照明、量子通讯等方面的实际应用。注重反映我国科学家在与本课程有关的学科历史和前沿方面的贡献，包括程开甲、彭桓武、黄昆、杨立铭、吴有训、郝柏林、潘建伟等我国科学家和量子力学相关的事迹，增加学生的认同感，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质和民族自信。同时，使学生了解实验?理论?再实验?再理论的无限认识过程，形成良好的物理思维习惯。
1．各考核项对应课程目标权重分配如下表：
课堂讨论及作业
期末考试
课程目标1
0.5
0.5
课程目标2
0.2
0.8
课程目标3
0.8
0.2
2．课程目标达成度计算公式：
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系
课程目标
课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）
毕业要求1
毕业要求4
毕业要求5
课程目标1
M
课程目标2
H
课程目标3
M
四、课程主要内容与基本要求
本课程的教学内容、学习方法均有别于大学物理，它要求学生除具有扎实的数学基本功外，还需要较高的抽象思维能力，这就要求教师在讲解基础理论的同时更应注意侧重物理概念的阐述，不要使学生只沉溺于繁杂的数学推导上，而忽略了对物理概念、物理规律的理解。
第一章量子力学的诞生
第一节经典物理的困难
第二节光的波粒二象性
第三节原子结构的Bohr理论
第四节微粒的波粒二象性
通过本章的学习，使学生了解量子物理学发展简史，量子力学的研究对象及其特点；掌握微观粒子的波粒二象性。
第二章波函数和薛定谔方程
第一节波函数的统计诠释
第二节态叠加原理
第三节Schrodinger方程
第四节粒子流密度和粒子数守恒定律
第五节定态Schrodinger方程
第六节一维无限深势阱
第七节线性谐振子
第八节势垒穿透
通过本章的学习，使学生掌握波函数的物理意义，薛定谔方程建立的过程、定态薛定谔方程的应用。
第三章量子力学中的力学量
第一节表示力学量的算符
第二节动量算符和角动量算符
第三节电子在库仑场中的运动
第四