近代物理导论

本书介绍了原子物理、核物理和粒子物理的一些基础知识和物理思想及方法，并且前置数学基础只涉及微积分和线性代数。全书以变换群和对称性为视角，从经典力学出发，逐步构建起描述量子系统的动力学理论，将代数方法应用于角动量和氢原子理论，并在相对论性理论框架下拓展讨论自旋、原子光谱精细结构、自旋统计等的物理起源。核物理作为非相对论量子力学的应用进行介绍，涉及了费米气模型和低能散射，而粒子物理则重点介绍相互作用的洛伦兹结构和规范对称性的基本概念。

目录
出版说明
前言
教学使用说明
第1章 绪论/1
1.1 光：狭义相对论与 “波粒二象性”/2
1.1.1 狭义相对论/4
1.1.2 光的 “波粒二象性” 10
1.2 原子与电子/14
1.3 玻尔量子化与物质波假说/16
第1章 习题/21
第2章 力学量与变换/22
2.1 拉格朗日力学/23
2.2 哈密顿力学/28
2.3 电磁场中的粒子/32
2.4 哈密顿力学：正则变换/34
2.5 对称性与诺特定理/40
第2章 习题/43
第3章 变换群基础/45
3.1 从变换到群/46
3.2 SO（2）与SO（1,1）/50
3.3 李群与李代数/53
3.4 SO（3）与空间转动/55
3.5 幺正变换群 SU（2）及其与SO（3）的对应/57
第3章 习题/60
第4章 量子力学初步/62
4.1 波动力学概要/62
4.2 一维定态问题/69
4.3 希尔伯特空间/75
4.4 作用于希尔伯特空间的算符与矩阵力学/80
4.5 量子力学的基本假设/87
4.6 变换理论下的量子力学与正则量子化/92
第4章 习题/98
第5章 角动量理论/102
5.1 角动量：本征态与本征值/102
5.2 角动量和转动的矩阵表示/108
5.3 再看角动量算符及其本征态/113
5.4 两个角动量的耦合与CG系数/117
5.5 选择定则/122
第5章 习题/127
第6章 氢原子的动力学对称性/129
6.1 对称性与薛定谔方程/129
6.2 平方反比力系统的守恒量/131
6.3 SO（4）对称性与氢原子能级/134
6.4 薛定谔方程的求解：有心力场/138
6.5 薛定谔方程的求解：径向方程/144
6.6 原子磁偶极矩/146
6.7 对称性与简并/149
第6章 习题/153
第7章 自旋/154
7.1 自旋的发现/154
7.2 克莱因–戈尔登方程/156
7.3 洛伦兹群/159
7.4 SU（2）与旋量/165
7.5 狄拉克方程与自旋/169
7.5.1 自旋角动量/174
7.5.2 螺旋度/176
7.6 狄拉克方程的标准表示及非相对论极限/177
第7章 习题/184
第8章 定态微扰论与精细结构/187
8.1 定态微扰论/187
8.2 相对论动能修正/191
8.3 自旋轨道耦合/194
8.4 反常塞曼效应/197
第8章 习题/199
第9章 多电子原子/200
9.1 氦原子/200
9.2 碱金属原子/205
9.3 全同粒子与元素周期表/209
9.4 分子能级与分子结构/214
9.4.1 玻恩–奥本海默近似/216
9.4.2 化学键/216
9.4.3 分子的转动和振动/221
9.4.4 分子光谱及其应用/223
9.5 自旋统计定理与泡利不相容原理/224
9.5.1 经典场论/225
9.5.2 谐振子与占有数表象/228
9.5.3 一维阵列/233
9.5.4 连续化极限及薛定谔场论/234
9.5.5 克莱因–戈尔登场论中的粒子能量与正规序/238
9.5.6 反粒子与量子场论/241
9.5.7 狄拉克方程的解/243
9.5.8 狄拉克场的量子化与泡利不相容原理/246
第9章 习题/247
第10章 亚原子：核物理基础/248
10.1 从原子核到中子的发现/248
10.1.1 α粒子与早期核物理/249
10.1.2 中子的发现/251
10.1.3 核结合能与核力/252
10.1.4 核子自旋/253
10.2 核模型/254
10.2.1 库仑势/254
10.2.2 费米气体模型/255
10.3 放射性衰变/260
10.4 核反应与低能散射/265
10.4.1 从宏观到微观/266
10.4.2 散射振幅/267
10.4.3 分波法与低能散射/269
10.4.4 热核聚变：恒星核合成/273
第10章 习题/279
第11章 亚原子：粒子物理简介/280
11.1 量子电动力学：从经典到量子/283
11.1.1 经典力学中的规范对称性/283
11.1.2 从哈密顿–雅可比理论到薛定谔方程/284
11.1.3 量子电动力学与U（1）规范对称性/287
11.1.4 纵向极化与规范冗余/288
11.2 高能对撞实验与相互作用/290
11.2.1 散射截面/290
11.2.2 如何计算散射截面/291
11.2.3 e++e-→μ++μ-/297
11.3 非阿贝尔规范理论与量子色动力学/302
11.3.1 非阿贝尔规范理论 SU（N）/303
11.3.2 强相互作用与色量子数/305
11.4 弱作用与对称性破缺：标准模型/310
11.4.1 弱相互作用/310
11.4.2 规范对称性的自发破缺/314
11.4.3 电弱统一：标准模型/317
11.4.4 希格斯机制的检验/323
11.5 中微子振荡与统一理论/325
11.5.1 中微子振荡/326
11.5.2 中微子质量、马约拉纳费米子与统一理论/330
附录A 工程物理简介/336
A.1 工程物理/336
A.2 链式反应与原子弹/337
A.2.1 核结合能的释放：裂变与聚变/337
A.2.2 原子弹的设计原则/343
A.3 氢弹：突破临界/345
A.3.1 聚变–裂变混合装置（一）——聚变增强型原子弹/346
A.3.2 聚变–裂变混合装置（二）——氢弹/346
A.3.3 聚变–裂变混合装置（三）——战术核武器/349
A.4 核武器模拟/351
A.4.1 计算物理/351
A.4.2 Z 箍缩装置/352
A.4.3 激光惯性约束聚变装置/353
A.5 核反应堆简介/355
A.5.1 反应堆核事故/357
A.5.2 结语/358
附录B 费曼规则/359
B.1 克莱因–戈尔登场费曼规则：*理论/359
B.2 狄拉克场费曼规则/369
B.3 量子电动力学（QED）的费曼规则/370
附录C 数学用表/373
附录D 经典力学中的波动/374
D.1 经典力学系统中的例子/374
D.1.1 弹性杆的纵振动/374
D.1.2 两端固定的绳的微小横振动/375
D.2 达朗贝尔方程/375
后记/378