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6.728 2002秋季課程:應用量子與統計物理(Applied Quantum and Statistical Physics, Fall 2002)


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翻譯:馬家騏(簡介並寄信)、江名晃(簡介並寄信)
編輯:曹福泓(簡介並寄信)

A representative radial wave function of two electrons scattered in the collision of an electron with a hydrogen atom.
由於電子與氫原子碰撞所造成的典型雙電子散射所造成的放射狀波函數(此圖形由國家能源研究科學計算中心所提供。)
A representative radial wave function of two electrons scattered in the collision of an electron with a hydrogen atom. (Image courtesy of National Energy Research Scientific Computing Center.)

課程重點

6.728 是屬於本系所「元件、電路和系統」的集中選修 課程。此課程的特色是教師會指定一整套的作業以及有用的公式表格。此外,也會在課堂上提供學生需要使用的資料。

6.728 is offered under the department's "Devices, Circuits, and Systems" concentration. This course features a full set of homework assignments, as well as useful formula sheets, in addition to other materials used by students in the course.

課程描述

6.728包括基本量子力學及統計物理的概念。此課程介紹應用量子物理,強調量子力學的實驗基礎。這些概念包括:應用於自由粒子的薛丁格方程式、穿遂效應、諧振子、氫原子、變分法、費米─狄拉克(譯註一)、波司─愛因斯坦(譯註二)、波茲曼分佈函數(譯註三)、簡單金屬模型、半導體以及包括電子顯微鏡、穿透式掃瞄電子顯微鏡、熱射極、原子力顯微鏡等的元件。

6.728 covers concepts in elementary quantum mechanics and statistical physics. The course introduces applied quantum physics and emphasizes an experimental basis for quantum mechanics. Concepts covered include: Schrodinger's equation applied to the free particle, tunneling, the harmonic oscillator, and hydrogen atom, variational methods, Fermi-Dirac, Bose-Einstein, and Boltzmann distribution functions, and simple models for metals, semiconductors, and devices such as electron microscopes, scanning tunneling microscope, thermonic emitters, atomic force microscope, and others.

譯註一:
適用於費米粒子(Fermi particles)的分佈函數。其中費米粒子指的是粒子全同且不可區分、自旋量子數為半整數、波函數為反對稱者。(如電子
費米粒子的分佈函數為:

上式表示在絕對溫度時,費米粒子處於能態的數目或機率。

譯註二:
適用於波司粒子(Boson particles)的分佈函數。其中波司粒子指的是粒子全同且不可區分、自旋量子數為零或整數、波函數為對稱者。(如光子聲子)。
波司粒子的分佈函數為:

上式表示在絕對溫度時,波司粒子處於能態的數目或機率。

譯註三:
適用於古典粒子(Classical particles)的分佈函數。其中古典粒子指的是粒子可區分者。(如氣體分子)。
古典粒子的分佈函數為:

其中 A 為常數, T 為絕對溫度,n為粒子數目或分佈機率。

對以上三種分佈函數作圖,我們得到:

當ε << KT時,古典粒子分佈介於波司分佈與費米分佈之間。當ε >> KT時,波司分佈與費米分佈趨近於波茲曼分佈。

師資
講師:
Vladimir Bulovic 教授

教材提供:
Terry Orlando 教授
上課時數

教師授課:
每週2節
每節1.5小時

複習/實習課:
每週1節
每節1小時

程度
研究所
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原文聲明

 
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