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序言

## 原书序

量子物理学是研究物质世界微观粒子运动、现象及规律的基础科学，它与相对论一起构成现代物理学的理论基础，也是诸多其他理工学科(如材料、化学、光电、信息等)的应用基础. 然而，对于除物理学专业之外的其他理工科专业而言，开设传统的“量子力学”课程遇到了诸多困难，例如所需数学工具较多且繁杂、物理概念比较抽象、实际应用例子较少等，不利于学生的学习.

按照“科教兴国”国家战略，为适应我国现代科技高速发展的形势，夯实理工科学生的量子物理学基础，2018年浙江大学推出一项教学改革举措：在原有的“原子物理学”和“近代物理学”课程基础上，为全校理工科(非物理专业)学生开设“量子物理学”选修课. 该课程根据现代理工学科的最新发展和实际需求，结合量子物理学的基本框架结构，对教学内容进行精心设计、重组和更新，旨在为学生提供一条比较完整系统地学习量子物理学基本原理、掌握实际应用能力的途径，2020年春季正式对全校开设该选修课. 本书即为该课程的配套教材.

本书是根据作者多年来在浙江大学讲授“原子物理学”和“量子物理学”课程的讲义修改和补充而成，内容包括旧量子论及量子假说、波函数与薛定谔方程、不确定性原理、定态问题、力学量的算符表达、中心力场问题、电子自旋及原子磁矩、泡利原理及元素周期律、定态微扰论、量子跃迁、自发辐射与受激辐射理论、多粒子体系、量子物理学应用举例等. 此外，为适应理工科学生的需求，本书在原子光谱、X射线、量子隧道效应、周期势与能带、固体磁性、激光原理、化学键、金属电子论、量子信息导论以及相关热点问题(量子纠缠、量子物理学完备性等)的实际应用方面作了较多介绍.

结合量子物理学教学内容的特点，本书对诸如“创新、严谨、实证”的科学
作风、“科学无国界，科学家有祖国”和“哥本哈根学派形成以及对我们的启示”等问题也进行了阐述和讨论，在立德树人、弘扬“科学精神”和“科学家精神”等方面进行了有益探索.

**本书尽可能减少烦琐的数学推导**，注重物理思想和基本原理及方法的正确、系统和简明描述，深入浅出，通俗易读，注重实用；加强了量子物理学基本原理在其他理工科领域(如化学、材料科学、光电科学与工程、量子信息、生命科学等)中的实际应用介绍，并对该领域目前的一些前沿热点问题及进展进行阐述和讨论；本书采用国际单位制. 希望学生通过学习本书内容，为学习后续的专业知识打下扎实的量子物理学基础.

为了方便教学，本书有两种使用方式供选择：若讲授全部内容，一般需要108学时；若忽略目录中标有“*”的章节，则只需要70学时左右.  
在本书的撰写过程中，作者衷心感谢林海青院士对本书整体框架的建议、审定以及所提出的宝贵修改意见；衷心感谢陈茂定、杨雅云、金博文、卢兆伦、王业伍和赵道木等教授对撰写本书的鼓励和建议；衷心感谢盛正卯、万歆、李有泉、路欣、谭明秋、陈庆虎等教授对本书进行了仔细审定并提出中肯建议. 感谢陶向明和杨波副教授、沈佳伟和许海潮博士多年来参与本课程教学工作，并对本书的撰写提供了许多帮助；感谢叶自然副教授为本书的图表制作、习题选择以及全文校对等做了大量工作. 还要特别感谢浙江大学历届选修本课程的学生们对本书框架结构、讲授内容以及习题、思考题等所提出的有益建议和意见. 正是上述老师和同学们的帮助，本书才得以完稿.  
本书在撰写过程中得到了浙江大学物理学院的资助以及多方面的大力支持与帮助，在此表示衷心感谢！本书的出版得到了窦京涛编辑的细心指导，在此一并致谢.

由于作者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正.

叶高翔

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