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| 編輯推薦： |
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1.基于MATLAB，将抽象、广义的理论可视化，更直观地学习量子理论2.以全国大学生数学建模竞赛获奖题解为例，介绍建模方法3.线性谐振子、势箱函数、势垒贯穿、斯塔克效应、零点能、氢原子汲取电子云等众多经典模型的数值仿真
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| 內容簡介： |
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本书通过MATLAB软件的数值计算和仿真模拟功能，对初等量子力学中的线性谐振子、势箱函数、氢原子及其电子云、斯塔克效应、势垒贯穿、零点能等典型模型进行了详细的理论推导和形象化、可视化的数值仿真。这种“理论+实践（图形可视化）”的学习和科学研究方式，通过可视化将抽象、广义、难懂的内容转换成具体、易懂的形式，可帮助读者洞察量子理论中各种模型的原理及其粒子间的相互作用，方便读者理解和认识奥妙的量子物理世界，以求达到更好的学习效果。本书主要是为了帮助大学本科阶段物理学专业的学生深度理解和掌握量子理论及其微观世界的本质。同时，本书也有助于工科专业的学生和相关爱好者对工程问题的建模和分析。
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| 目錄：
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第一篇MATLAB基础第1章MATLAB软件基础0021.1MATLAB简介0021.1.1MATLAB软件简介0021.1.2MATLAB软件的版本0021.1.3MATLAB软件的体系构成0031.1.4MATLAB的特点0031.1.5MATLAB软件的安装0041.2MATLAB界面及其基本用法0041.2.1菜单工具栏0041.2.2操作界面的四大窗口0121.2.3MATLAB帮助系统0141.3MATLAB矩阵及其相关运算0151.3.1矩阵及其运算0151.3.2数组及其运算0191.4MATLAB数学计算0211.4.1符号计算0211.4.2数值计算0251.5MATLAB作图0281.5.1二维图形0281.5.2三维图形0401.5.3四维图形0471.6MATLAB数据处理（曲线拟合）0491.6.1函数指令的曲线拟合0491.6.2曲线拟合工具箱051第2章MATLAB的应用实例——数学建模0522.1数学建模0522.1.1数学建模的解题思路和步骤0532.1.2数学建模的常用模型0542.1.3数学建模的方法0552.1.4数学建模的论文模块0552.2数学建模真题真做0572.2.1题干部分0572.2.2解题实例058第二篇典型的量子理论模型及其可视化第3章量子理论基础0833.1早期量子理论现象0843.1.1黑体及其黑体辐射0843.1.2光电效应0853.1.3康普顿效应0853.1.4原子的光谱线系0853.1.5低温下的固体比热容0863.2量子理论中的基本概念0863.2.1能量子（普朗克常量）0863.2.2光量子（光子）0873.2.3波矢0873.2.4定态0873.2.5量子数0883.2.6物质波0893.2.7量子状态0893.2.8算符0893.2.9基态、激发态和定态、束缚态0893.2.10简并和简并度0903.3典型量子理论模型中的基本现象、公式和定理0903.3.1量子现象0903.3.2光的波粒二象性0903.3.3玻尔的量子论0903.3.4德布罗意公式0913.3.5归一化条件0913.3.6态叠加原理0913.3.7电荷守恒定律0923.3.8隧道效应0923.3.9坐标和动量的测不准关系0923.3.10泡利不相容原理0923.3.11能量最小原理0933.4波函数与薛定谔方程0933.4.1波函数0933.4.2薛定谔方程0953.4.3定态薛定谔方程0963.4.4概率密度0983.5量子理论中的基本假设0993.5.1波函数假设1003.5.2量子态演化假设1013.5.3算符假设1013.5.4测量假设1013.5.5粒子全同性假设101第4章线性谐振子及其MATLAB实现1034.1一维线性谐振子及其可视化1044.1.1经典力学中的一维线性谐振子1044.1.2量子力学中的一维线性谐振子1064.1.3量子力学中一维线性谐振子的可视化1084.2二维线性谐振子及其可视化1114.2.1量子力学中的二维线性谐振子1114.2.2量子力学中二维线性谐振子的可视化1124.3三维线性谐振子及其可视化1164.3.1量子力学中的三维线性谐振子1164.3.2量子力学中三维线性谐振子的可视化1174.3.3三维线性谐振子的能级数值仿真1184.4不同坐标系下的二维线性谐振子1184.4.1极坐标系下的二维线性谐振子1194.4.2极坐标系下的二维线性谐振子的可视化120第5章势箱函数及其MATLAB实现1235.1一维势箱函数及其可视化1245.1.1一维势箱函数及其特性1245.1.2一维势箱函数的可视化1265.2二维势箱函数及其可视化1285.2.1二维势箱函数及其特性1285.2.2二维势箱函数的可视化1295.3三维势箱函数及其可视化1315.3.1三维势箱函数及其特性1315.3.2三维势箱函数的可视化131第6章氢原子及其MATLAB实现1336.1氢原子波函数及其本征方程1346.2氢原子径向波函数及其可视化1356.2.1氢原子径向波函数及其本征方程1356.2.2氢原子径向波函数及其可视化1376.2.3氢原子电子能级简并的数值计算与讨论1416.3氢原子角向波函数及其可视化1426.3.1氢原子角向波函数及其本征方程1426.3.2氢原子角向波函数及其可视化1456.4氢原子轨道及其可视化1506.4.1氢原子轨道及其电子云密度的仿真模拟1506.4.2氢原子三维截面图的仿真模拟151第7章斯塔克效应及其MATLAB实现1557.1简并情况下的微扰理论1567.2氢原子的斯塔克效应1577.2.1原子主量子数n=1状态的一级修正的能级分裂1587.2.2原子主量子数n=2状态的一级修正的能级分裂1597.2.3原子主量子数n=3状态的一级修正的能级分裂1597.2.4原子主量子数n=4状态的一级修正的能级分裂1607.3研究氢原子n状态的一级修正的能级分裂1627.3.1当m=0时氢原子量子数n状态的情况1627.3.2当m=1时氢原子量子数n状态的情况1637.3.3当m=-1时氢原子量子数n状态的情况1637.3.4当m为任意整数时氢原子量子数n状态的情况1637.3.5当m=n-2时氢原子量子数n状态的情况1647.3.6当m=±（n-1）时氢原子量子数n状态的情况1647.4氢原子斯塔克效应的可视化165第8章势垒贯穿及其MATLAB实现1688.1势垒贯穿模型1698.2势垒贯穿的透射与反射及其可视化1738.2.1E>U0时的势垒贯穿及其MATLAB数值计算1738.2.2E
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近年来，量子计算、量子通信、量子模拟等量子信息科学领域获得了快速发展，作为保障未来信息社会通信安全的关键技术，量子信息科学正受到越来越多的关注。但量子信息科学是由量子力学与信息学交叉形成的一门复杂学科，涉及很多量子力学理论知识，特别是量子力学中的一些抽象概念和理论，往往令初学者难以理解和掌握。MATLAB作为科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境，将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。另外，MATLAB具有出色的数据与图像处理能力，可以对一些繁琐的数据进行优化处理，也可以对一些特殊的模型进行可视化处理，以便建立相应的物理模型。基于此，本书利用MATLAB软件的相关功能和应用，尤其是数值计算和仿真模拟功能，对量子力学中的线性谐振子、势箱函数（无限深势阱）、势垒贯穿、氢原子和零点能等典型模型进行形象化和可视化的数值模拟和研究。笔者近年来一直从事本科阶段《量子力学》和《计算物理基础》的教学工作，同时一直从事量子理论及其相关模型的可视化研究。所以本书既是前期研究工作的延伸，又是一个阶段性的总结。本书共两篇九章，涉及MATLAB和典型的量子理论模型。第一篇的两章主要介绍了MATLAB基础及其重要应用，主要是服务于第二篇中典型量子理论模型的数学计算和可视化作图，在数学计算和仿真模拟方面做了重点介绍，其他方面涉及的内容较少。第二篇的七章主要介绍了典型的量子理论模型及其MATLAB的仿真模拟，这种可视化的结果对于抽象的量子理论的理解和掌握帮助很大。本书每个章节的相关程序都在文中给出，并对重要的程序指令进行了注释说明；部分章的参考文献，也可供读者进一步学习与参考。本书的出版得到了陇东学院的大力支持。在编写过程中，承同事李飞飞、张耀文等及其科研创新联合会的谢凯强、李玉洁、李小龙、刘瑞燕、张郃、张国睿、陈敬仝、刘锴、樊凡、肖炀、郭佳琪等同学在审阅稿件过程中提供的许多帮助（图形修饰、语句校对等）和宝贵意见，使本书得到初步的检验，在此对各位的支持表示衷心的感谢。 由于篇幅所限，书中有些定理、概念和理论的推导不得不被省略或者压缩，使本书在数学的严谨性上不得不有所牺牲。此外，由于水平所限，书中难免有不当或疏漏之处，敬请读者批评指正，以便再版时改正。作者2021年12月
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