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1量子力学基础概述&张礼1

1.1物质的二象性，德布罗意假说及不确定关系1

1.2量子力学态和力学量，本征函数与本征值问题3

1.3态随时间的演化，定态8

1.4一维问题举例：势阱，势垒，α衰变，量子相干8

1.5角动量本征态，氢原子13

1.6跃迁理论15

1.7周期势，能带17

1.8宏观水平的量子力学，约瑟夫森效应19

1.9量子力学理论架构的发展21

参考文献23

2量子统计分布简介&张礼24

2.1统计假设及玻耳兹曼因子24

2.2量子统计分布函数27

2.3低温下的固体比热29

2.4玻色-爱因斯坦凝聚及液氦Ⅱ相30

2.5自由电子气33

2.6简并电子气的热容量34

参考文献35

3扫描探针显微镜&陈皓明 凌勇36

3.1引言36

3.2扫描隧道显微镜39

3.3扫描探针显微镜46

3.4单原子测量和控制55

3.5小结57

参考文献57

4正电子湮没和穆斯堡尔谱学&何元金59

4.1正电子与正电子湮没谱学59

4.2正电子湮没技术的基本原理与实验方法61

4.3正电子湮没技术对固体缺陷的研究63

4.4正电子束与微孔固体的研究65

4.5慢正电子束67

4.6穆斯堡尔效应［13］69

4.7穆斯堡尔谱研究及应用71

参考文献73

5半导体微结构&何元金74

5.1晶体管的发现74

5.2半导体能带理论75

5.3半导体微结构：量子阱与超晶格76

5.4量子隧穿79

5.5半导体微结构光子存储83

5.6超晶格量子点高优值热电材料84

参考文献85

6团簇和纳米管&顾秉林87

6.1引言87

6.2团簇物理88

6.3富勒烯（C60）92

6.4碳纳米管研究的进展97

参考文献105

7超导&顾秉林 赵永刚108

7.1引言108

7.2零电阻特征109

7.3磁性质：完全抗磁性和临界磁场111

7.4其他物理性质112

7.5伦敦方程113

7.6 BCS理论及其预见114

7.7金兹堡-朗道理论和磁通量子化117

7.8约瑟夫森效应118

7.9高Tc氧化物超导体120

参考文献127

8液晶物理学和生物膜泡弹性理论&谢毓章128

8.1引言128

8.2液晶相类别129

8.3指向矢和形变130

8.4单轴液晶连续体理论131

8.5层状A相和C相，铁电液晶134

8.6聚合物液晶136

8.7溶致液晶137

8.8生物膜泡弹性理论137

8.9形状方程式的一些已知特解139

8.10非轴对称膜泡140

8.11倾斜手性类脂双层141

参考文献141

9半导体低维物理与应用&熊家炯 朱嘉麟142

9.1半导体低维物理的开端——超晶格概念的提出与实现142

9.2超晶格、量子阱的主要物理特性及应用144

9.3零维系统——半导体量子点的物理特性及应用150

9.4低维系统中的新成员——纳米环163

9.5低维物理发展趋势与应用前景展望166

参考文献168

10真实材料的量子理论：计算凝聚态物理&段文晖170

10.1引言170

10.2密度泛函理论171

10.3第一原理计算方法176

10.4应用178

参考文献181

11量子霍尔效应&张礼184

11.1经典霍尔效应184

11.2电子在均匀磁场中的运动，朗道能级184

11.3整数量子霍尔效应185

11.4分数量子霍尔效应189

11.5整数与分数量子霍尔效应的统一理解191

11.6量子霍尔效应的整体相图194

11.7磁通量子化196

参考文献197

12量子计算与量子信息&龙桂鲁 李岩松198

12.1计算与物理198

12.2量子力学的基本假定198

12.3量子信息学200

12.4量子计算机的基本结构201

12.5典型量子算法205

12.6量子计算机的实现方案214

12.7量子通信简介217

12.8展望218

参考文献219

13激光与非线性光学&张培林 吴念乐221

13.1激光器的发明与发展221

13.2激光的应用224

13.3激光光谱学226

13.4非线性光学228

13.5超快激光的获得及应用230

参考文献236

14原子钟（量子频标）&赵钧237

14.1微波频标——现今原子钟的主要形式237

14.2微波频标的新发展242

14.3光学频标的进展245

14.4提高原子钟精度的意义249

参考文献250

15激光冷却与捕陷中性原子&李师群251

15.1激光冷却和捕陷原子研究的意义251

15.2激光冷却和捕陷中性原子研究的历史发展252

15.3激光冷却原子的物理机制254

15.4激光冷却原子的实验实现258

15.5原子阱261

15.6激光冷却和捕陷中性原子技术的应用263

15.7总结274

参考文献274

16玻色-爱因斯坦凝聚&张礼277

16.1序参量，相位相干性277

16.2格罗斯-皮塔耶夫斯基方程，凝聚体的基态和集体激发态281

16.3费什巴赫共振及其应用285

16.4玻色-爱因斯坦凝聚实验研究和天体物理287

16.5双阱中的凝聚体，约瑟夫森效应289

16.6光学点阵中的冷玻色原子292

16.7亚稳态原子的BEC296

参考文献297

17光子晶体导论&黄 湖 杜春光 李师群298

17.1引言298

17.2从电子到光子298

17.3光子晶体的基本性质：一个简单例子300

17.4高维光子晶体的性质301

17.5光子晶体研究中的解析方法302

17.6光子晶体材料的制作技术303

17.7三维光子晶体制作的研究进展303

17.8光子晶体的应用306

17.9光子晶体波导器件310

17.10共轴光子晶体光纤310

17.11控制自发辐射310

17.12光子晶体中量子点的自发辐射312

17.13用于量子阱激光器的光子晶体腔313

17.14电磁场的反常传输效应及其应用313

17.15光子晶体材料中的量子光学效应314

17.16光子晶体中量子辐射的进一步探索315

17.17光子晶体中原子的量子相干效应315

参考文献316

18混沌与奇异吸引子&吴国祯318

18.1何谓Sierpinski游戏318

18.2 Sierpinski点319

18.3 Sierpinski集合319

18.4 Sierpinski吸引子320

18.5分形与自相似320

18.6本征系数的分形321

18.7本征系数的自相似性323

18.8本征系数分形特征的意义323

参考文献324

19量子力学系统的对称性&阮 东 孙洪洲325

19.1引言325

19.2对称性的定义327

19.3时空间对称性与守恒律328

19.4对称性与能级简并330

19.5动力学对称性331

19.6超对称性337

附录340

参考文献341

20基本粒子的发现与径迹探测器&徐四大342

20.1引言342

20.2第一代基本粒子342

20.3 A超子的发现与Ω超子的寻找346

20.4多丝正比室和新粒子的发现354

20.5硅微条探测器与顶夸克的发现360

参考文献364

21电子深度非弹性散射及强子结构&张礼365

21.1强子的结构观点365

21.2高能电子弹性散射369

21.3深度非弹性电子散射370

21.4夸克-部分子模型373

21.5核子自旋之谜及其他374

参考文献376

22星体演化及脉冲双星引力研究&张礼377

22.1星体演化概述377

22.2脉冲双星的发现381

22.3脉冲双星提供的引力研究382

22.4引力波探测——探索宇宙的新窗口384

22.5一个新的脉冲双星系统385

参考文献385

23黑洞物理学&张礼386

23.1历史发展简介386

23.2自由粒子在视界外的运动390

23.3旋转的黑洞392

23.4寻找黑洞394

23.5黑洞物理学的其他主要问题简介399

参考文献401

24微波背景辐射、大爆炸和暴涨宇宙学&张礼402

24.1哈勃定律及膨胀的宇宙402

24.2微波背景辐射407

24.3标准大爆炸模型410

24.4暴涨宇宙学416

24.5“宇宙背景辐射探索者”卫星的测量及其意义420

24.6宇宙背景辐射探测卫星及望远镜的测量及其意义423

参考文献427

25弱相互作用宇称不守恒&陈泽民428

25.1对称性和守恒定律428

25.2空间反演不变性和宇称守恒428

25.3弱作用宇称不守恒问题431

25.4 CP联合变换和CPT定理434

25.5弱作用和生物手性435

参考文献436

26电弱相互作用的统一&张 礼 王青437

26.1物理学中的统一437

26.2电磁学理论与局域规范不变性437

26.3杨振宁-米尔斯规范场438

26.4弱相互作用439

26.5对称性自发破缺440

26.6弱作用与电磁作用的统一440

26.7电弱统一理论的推论及实验验证445

26.8标准模型与新物理446

26.9进一步的统一：大统一、超弦与M理论448

参考文献450

27夸克胶子等离子体&庄鹏飞451

27.1引言451

27.2夸克胶子等离子体的热力学性质452

27.3 QCD相变453

27.4相对论重离子碰撞455

27.5时空演化与集体现象458

27.6夸克胶子等离子体的信号460

27.7讨论463

参考文献464

28自由电子激光&林郁正465

28.1引言465

28.2自由电子激光的工作原理467

28.3自由电子激光的关键技术471

28.4自由电子激光发展趋势476

28.5自由电子激光的应用480

28.6结束语482

参考文献483

29等离子体物理与受控核聚变&李兴中485

29.1引言485

29.2劳逊判据和“得失相当”486

29.3磁约束途径489

29.4惯性约束途径494

29.5聚变物理——凝聚态中的核科学496

29.6国际热核实验反应堆498

参考文献500