ebook Feynmana wykłady z fizyki. Tom 3. Mechanika kwantowa R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2014

Słynny podręcznik, pierwotnie przeznaczony dla studentów Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego, następnie przekształcony przez współpracowników autora, Roberta B. Leightona i Matthew Sandsa, w najbardziej niezwykły podręcznik fizyki, jaki został kiedykolwiek napisany. Jego oryginalność polega nie tylko na nietradycyjnym doborze materiału i niekonwencjonalnym porządku jego wyłożenia. Począwszy od praw Newtona, przez szczególną teorię względności, optykę, mechanikę statystyczną i termodynamikę wykłady te są pomnikiem jasności wykładu oraz głębokiej intuicji i gruntownej znajomości zagadnienia. Autor ukazuje fizykę niejako in statu nascendi, wciąga czytelnika w odkrywanie prawidłowości rządzących przyrodą. Na kartach książki Feynmana fizyka przestaje być zbiorem praw o bloczkach, dźwigniach i pryzmatach, a staje się tym, czym jest w rzeczywistości – fascynującą opowieścią o pięknie praw przyrody.

Ta książka to rodzaj podstawowego przewodnika po fizyce dla studentów fizyki i dziedzin pokrewnych, nauczycieli i pracowników naukowych, dla wszystkich interesujących się fizyką.

Obecne, nowe wydanie milenijne oferuje lepszą typografię, rysunki, skorowidze oraz poprawki autoryzowane przez Kalifornijski Instytut Technologiczny (szczegóły można znaleźć na stronie www.feynmanlectures.info).

Richard P. Feynman był profesorem fizyki w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym od 1951 do 1988 roku. W 1965 roku otrzymał Nagrodę Nobla za wkład w rozwój elektrodynamiki kwantowej. Dzięki swoim popularnym książkom stał się jedną z najbardziej lubianych postaci XX stulecia.

Robert B. Leighton był fizykiem i astronomem, cenionym wykładowcą i autorem podręczników, wieloletnim profesorem Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego.

Matthew Sands był profesorem Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego, zastępcą dyrektora Stanford Accelerator Center i prorektorem do spraw nauki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. Stanął na czele programu reform studiów licencjackich w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym i doprowadził do powstania Feynmana wykładów z fizyki.

Spis treści ebooka Feynmana wykłady z fizyki. Tom 3. Mechanika kwantowa

O Richardzie P. Feynmanie XI

Przedmowa do Nowego wydania milenijnego XIII
Wspomnienie o wykładach Feynmana XIV
Historia erraty XV
Jak powstało to Nowe wydanie milenijne XVII
Podziękowania XVIII

Przedmowa Feynmana XXI

Słowo wstępne XXV

Od wydawnictwa (do wydań z lat 1968, 2001, 2007) XXIX

Od wydawnictwa do Nowego wydania milenijnego XXXI

3. Amplitudy prawdopodobieństwa 1

3.1 Prawa składania amplitud 1
3.2 Obraz interferencyjny dla układu dwóch szczelin 7
3.3 Rozpraszanie na krysztale 10
3.4 Cząstki identyczne 13

4. Cząstki identyczne 18

4.1 Dwa rodzaje cząstek – bozony i fermiony 18
4.2 Stany z dwoma bozonami 21
4.3 Stany z n bozonami 25
4.4 Emisja i absorpcja fotonów 27
4.5 Widmo ciała doskonale czarnego 29
4.6 Ciekły hel 33
4.7 Zakaz Pauliego 34

5. Spin 1 39

5.1 Filtrowanie atomów za pomocą urządzenia Sterna–Gerlacha 39
5.2 Doświadczenia z filtrowanymi atomami 44
5.3 Trzy filtry Sterna–Gerlacha ustawione jeden za drugim 47
5.4 Stany bazy 48
5.5 Interferencja amplitud 51
5.6 Podstawowe metody mechaniki kwantowej 55
5.7 Przejście do innej bazy 58
5.8 Inne sytuacje 60

6. Spin 1/2 62

6.1 Transformacje amplitud 62
6.2 Transformacja do obróconego układu współrzędnych 65
6.3 Obroty wokół osi z 69
6.4 Obroty o 180° i 90° wokół osi y 73
6.5 Obroty wokół osi x 76
6.6 Dowolne obroty 77

7. Zależność amplitud od czasu 80

7.1 Atomy w spoczynku, stany stacjonarne 80
7.2 Ruch jednostajny 84
7.3 Energia potencjalna, zachowanie energii 87
7.4 Siły, granica klasyczna 91
7.5 „Precesja” cząstki o spinie 1/2 93

8. Hamiltonian 97

8.1 Amplitudy i wektory 97
8.2 Rozkład wektorów stanu 100
8.3 Jakie są stany bazy świata? 103
8.4 Jak stany zmieniają się w czasie? 106
8.5 Hamiltonian 110
8.6 Cząsteczka amoniaku 112

9. Cząsteczka amoniaku 117

9.1 Stany cząsteczki amoniaku 117
9.2 Cząsteczka w statycznym polu elektrycznym 122
9.3 Przejścia w polu zależnym od czasu 127
9.4 Przejścia przy rezonansie 130
9.5 Przejścia poza rezonansem 133
9.6 Absorpcja światła 134

10. Inne układy o dwóch stanach 137

10.1 Jon cząsteczki wodoru 137
10.2 Siły jądrowe 144
10.3 Cząsteczka wodoru 147
10.4 Cząsteczka benzenu 150
10.5 Barwniki 152
10.6 Hamiltonian cząstki o spinie 1/2 w polu magnetycznym 153
10.7 Elektron wirujący w polu magnetycznym 156

11. W dalszym ciągu układy o dwóch stanach 161

11.1 Macierze spinowe Pauliego 161
11.2 Macierze spinowe jako operatory 167
11.3 Rozwiązanie równań dla dwóch stanów 170
11.4 Stany polaryzacyjne fotonu 172
11.5 Neutralny mezon K 176
11.6 Uogólnienie na układ o N stanach 185

12. Rozszczepienie nadsubtelne w wodorze 190

12.1 Stany bazy układu dwóch cząstek o spinie 1/2 190
12.2 Hamiltonian stanu podstawowego atomu wodoru 193
12.3 Poziomy energetyczne 199
12.4 Rozszczepienie zeemanowskie 201
12.5 Stany w polu magnetycznym 205
12.6 Macierz transformacji dla spinu 1 208

13. Propagacja w sieci krystalicznej 212

13.1 Stany elektronu w sieci jednowymiarowej 212
13.2 Stany o określonej energii 216
13.3 Stany zależne od czasu 220
13.4 Elektron w sieci trójwymiarowej 221
13.5 Inne stany w sieci krystalicznej 223
13.6 Rozpraszanie na nieregularnościach sieci 225
13.7 Pułapkowanie na niedoskonałościach sieci 228
13.8 Amplitudy rozpraszania i stany związane 229

14. Półprzewodniki 231

14.1 Elektrony i dziury w ciele stałym 231
14.2 Półprzewodniki domieszkowane 235
14.3 Zjawisko Halla 239
14.4 Złącza półprzewodnikowe 241
14.5 Prostujące własności złącza półprzewodnikowego 244
14.6 Tranzystor 246

15. Przybliżenie cząstek niezależnych 249

15.1 Fale spinowe 249
15.2 Dwie fale spinowe 254
15.3 Cząstki niezależne 256
15.4 Cząsteczka benzenu 258
15.5 Jeszcze trochę chemii organicznej 262
15.6 Inne przybliżenia 266

16. Zależność amplitudy od położenia 268

16.1 Zmiany amplitudy wzdłuż prostej 268
16.2 Funkcja falowa 274
16.3 Stany o określonym pędzie 277
16.4 Normalizacja stanów o określonym położeniu x 280
16.5 Równanie Schrödingera 283
16.6 Skwantowane poziomy energetyczne 287

17. Symetria i zasady zachowania 290

17.1 Symetria 290
17.2 Symetria i jej zachowanie 293
17.3 Prawa zachowania 298
17.4 Światło spolaryzowane 303
17.5 Rozpad Λ⁰ 305
17.6 Macierze obrotu 310

18. Moment pędu 312

18.1 Elektryczne promieniowanie dipolowe 312
18.2 Rozpraszanie światła 315
18.3 Anihilacja pozytonium 318
18.4 Macierze obrotu dla dowolnego spinu 324
18.5 Pomiar spinu jadra 329
18.6 Składanie momentów pędu 331
18.7 Uzupełnienie 1. Wyprowadzenie wzoru na elementy macierzy obrotu 338
18.8 Uzupełnienie 2. Zachowanie parzystości w procesie emisji fotonu 341

19. Atom wodoru i układ okresowy pierwiastków 343

19.1 Równanie Schrödingera dla atomu wodoru 343
19.2 Rozwiązania kulistosymetryczne 345
19.3 Stany z zależnością kątowa 350
19.4 Ogólne rozwiązanie dla wodoru 355
19.5 Funkcje falowe dla wodoru 359
19.6 Układ okresowy pierwiastków 361

20. Operatory 368

20.1 Operacje i operatory 368
20.2 Wartości średnie energii 372
20.3 Średnia energia atomu 375
20.4 Operator położenia 378
20.5 Operator pędu 380
20.6 Moment pędu 386
20.7 Zależność wartości średnich od czasu 388

21. Równanie Schrödingera w kontekście klasycznym, seminarium poświęcone nadprzewodnictwu 392

21.1 Równanie Schrödingera w polu magnetycznym 392
21.2 Równanie ciągłości dla prawdopodobieństwa 396
21.3 Dwa rodzaje pędu 398
21.4 Znaczenie funkcji falowej 399
21.5 Nadprzewodnictwo 401
21.6 Efekt Meissnera 403
21.7 Kwantyzacja strumienia 406
21.8 Dynamika nadprzewodnictwa 409
21.9 Złącze Josephsona 412

Epilog 418
Wykaz oznaczeń 419
Skorowidz nazwisk 423
Skorowidz rzeczowy 425