КнигоПровод.Ru01.03.2024

/Наука и Техника/Физика

Квантовая механика — Бете Г.
Квантовая механика
Бете Г.
год издания — 1965, кол-во страниц — 334, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 420 гр., издательство — Мир
цена: 299.00 рубПоложить эту книгу в корзину
Сохранность книги — хорошая

LECTURE NOTES AND SUPPLEMENTS IN PHYSICS
INTERMEDIATE QUANTUM MECHANICS
HANS A. BETHE
Cornell University

W.A. BENJAMIN, INC.
NEW YORK — AMSTERDAM 1964


Пер. с англ.

Формат 84x108 1/32. Бумага машинно мелованная
ключевые слова — квантов, атомов, молекул, слэтер, гайтлер, клебша-гордан, шрёдингер, электрон, самосогласован, хартри-фок, томаса-ферм, дирак, мультиплет, спин, зееман, пашена-бак, штарк, мультипол, борновск, дипол, клейна-гордон, лагранж, гамильтон, фермион, позитрон

Настоящая книга написана одним из ведущих зарубежных физиков-теоретиков Гансом Бете. Она содержит подробное изложение приближённых расчётных методов, постоянно применяемых в квантовой теории атомов и молекул. Знакомство с этими методами совершенно необходимо физику-теоретику и полезно экспериментатору при интерпретации опытных данных.

Книгу можно рекомендовать студентам старших курсов — физикам (в качестве дополнительного пособия по курсу квантовой механики), а также аспирантам и научным работникам — физикам и химикам.


Один из выдающихся мастеров современной теоретической физики, Ганс Бете, прочитал недавно курс лекций по квантовой механике. В результате появилась эта весьма своеобразная книга, названная автором «Intermediate Quantum Mechanics» (буквально «Квантовая механика на промежуточном уровне»). На самом деле она представляет собой учебник по приближённым методам квантовой теории атомов и молекул. Квантовая механика как таковая считается здесь известной и ставится, по существу, только один вопрос: как фактически решать уравнения квантовой механики в различных конкретных случаях? Хорошо известно, что подавляющее большинство задач квантовой теории атома и молекулы пока что можно решать только приближённо, и личный опыт исследователя здесь весьма важен. Опыт Бете — вычислителя в этохм смысле громаден. С конца двадцатых годов и вплоть до последнего времени он вычислял едва ли не всё, что вообще можно вычислять в атомной механике. По этой причине книга, им написанная, вызывает естественный интерес. Как и следовало ожидать, книга написана в стиле, присущем всем работам Бете. Читатель не найдёт здесь, например, почти ничего об интерпретации квантовой механики. Зато можно найти подробное «рецептурное» описание многих и многих вычислительных приёмов, излагаемых так, как их только и можно изучать — на примере конкретных задач, разбираемых до конца. В этом отношении настоящая книга, будучи совершенно независимой, естественно примыкает к хорошо известному у нас труду того же автора «Квантовая механика простейших систем», М., 1935 г. (имеется также новое издание: Г. Бете, Э. Солпитер, Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами, М., 1960 г.). Как правило, все расчёты здесь доводятся до чисел и тщательно сопоставляются с экспериментальными данными. Это обстоятельство делает отдельные части книги интересными и для экспериментаторов. Что же касается теоретиков, особенно начинающих, то для них эта работа Г. Бете будет хорошим — и пока уникальным — дополнением к стандартным курсам квантовой механики.

Можно надеяться, что книга окажется столь же полезной студентам старших курсов, аспирантам и научным работникам, как и другие изданные у нас ранее труды Г. Бете по квантовой механике (цитированные выше), по теории атомного ядра и электронной теории металлов.

Перевод выполнен П. Е. Зильберманом (предисловие, гл. 1—7), Н. С. Рытовой (гл. 8—11), А. Г. Мироновым (гл. 12—17) и В. Л. Гуревичем (гл. 18—21).

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
В. Бонч-Бруевич

Эта книга задумана как учебник для студентов старших курсов — теоретиков и экспериментаторов, — изучающих «второй концентр» квантовой механики. Предполагается, что читатель знаком с основами квантовой механики в объёме первых восьми глав «Квантовой механики» Шиффа или в объёме всей книги Мерцбахера. Я считаю, что за общим изложением теории в том виде, как оно дано в упомянутых книгах, должны следовать применения её к задачам, в которых качественная сторона вопроса уже известна и понятна (это особенно относится к строению атома и к атомным столкновениям). Тем самым полнота и обоснованность теории станет наиболее очевидной. После этого студент будет лучше подготовлен к изучению ядерной физики, где неизвестны силы, или физики твёрдого тела, где используются аппроксимации, законность которых не всегда очевидна. Я делал упор на связь с экспериментом и на физическую картину, а не на формальные выводы теории. Некоторые современные книги слишком много внимания уделяют формальной стороне дела.

В распоряжении читателей имеется ряд хороших книг, написанных на том же уровне, что и настоящая книга; к числу их откосятся, например, монографии Кондона и Шортли, Слэтера, Мотта и Месси и Гайтлера. Эти книги, однако, рассчитаны главным образом на специалистов или по крайней мере студентов, желающих специализироваться в данной конкретной области квантовой механики. Первый том книги Слэтера, по-моему, недостаточно полон для студента-физика, в то время как второй — содержит слишком много.

Настоящая книга рассчитана на то, чтобы дать студенту-физику достаточно знаний по крайней мере в одной области, именно в теории строения атома, чтобы в дальнейшем он мог разобраться в различных схемах связи в атомах, ядрах и элементарных частицах. Книга даёт ему рабочие знания коэффициентов Клебша-Гордана. Она даёт также детальное знакомство с вычислением вероятностей оптических переходов, включая численные расчёты.

К сожалению, эта книга неполна, ибо практически не содержит теории столкновений. Дело в том, что книга возникла из обычного лекционного курса, занимающего один семестр. Необходимо было произвести отбор материала. Большинство преподавателей хотели, чтобы теории столкновений было уделено гораздо больше внимания, чем это сделано в данной книге. Однако имеется книга Шиффа, где теория столкновений изложена значительно более подробно, чем теория строения атома.

Во второй и третьей частях книги рассматривается релятивистское волновое уравнение и даётся введение в теорию поля. Эти части можно рассматривать как семестровый курс для физиков-экспериментаторов, специализирующихся в данной области. Материал излагается в той же последовательности, как и в книге Шиффа. Трактовка теории поля остаётся близкой к классической статье Ферми. Автор пытался избежать тех усложнений (как в аппарате, так и в идеях), которые не являются абсолютно необходимыми.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Г. Бете
Итака, Нью-Йорк
январь 1964 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

П р е д и с л о в и е   р е д а к т о р а   п е р е в о д а5
П р е д и с л о в и е7
 
Часть I. Теория строения атома
 
Г л а в а  1.  Уравнение Шрёдингера и приближённые методы его
решения11
 
Методы теории возмущений12
Вариационные методы14
 
Г л а в а  2.  Интегралы движения17
 
Спин19
 
Г л а в а  3.  Тождественность частиц и симметрия23
 
Доводы в пользу простой симметрии25
Симметрия сложных систем30
Построение симметризованных волновых функций30
Статистическая механика32
Экспериментальное определение симметрии32
Классический предел35
 
Г л а в а  4.  Двухэлектронные атомы. Расчёт по теории
возмущений36
 
Г л а в а  5.  Двухэлектронные атомы. Расчёт вариационным
методом49
 
Атом гелия49
Большие значения Z55
Возбуждённые состояния56
 
Г л а в а  6.  Самосогласованное поле58
 
Предварительные интуитивные соображения58
Вариационный вывод59
Матричные элементы между детерминантными волновыми
функциями60
Вывод уравнений Хартри-Фока63
Рассмотрение обменного члена67
Физический смысл собственных значений70
Сферическая симметрия и уравнение Хартри-Фока71
Приближённая трактовка обменного члена75
Результаты вычислений77
Большие значения n80
Периодическая система81
 
Г л а в а  7.  Статистическая модель Томаса-Ферми86
 
Решения уравнения Томаса-Ферми89
Применения91
Поправка на обменное взаимодействие. Уравнение
Томаса-Ферми-Дирака93
 
Г л а в а  8.  Теория мультиплетов. Сложение моментов102
 
Момент количества движения103
Сложение моментов106
Коэффициенты Клебша-Гордана108
Частные случаи112
Сложение моментов для эквивалентных электронов115
 
Г л а в а  9.  Теория мультиплетов. Электростатическое
взаимодействие121
 
Вычисление матричных элементов121
Эквивалентность дырок и электронов127
Интегралы по углам128
Правило сумм Слэтера130
Средняя энергия134
Сравнение с экспериментальными результатами138
Конфигурационное взаимодействие140
 
Г л а в а  10.  Теория мультиплетов. Магнитные взаимодействия142
 
Взаимодействие с постоянным внешним магнитным полем142
Спин-орбитальное взаимодействие в атомах144
Теорема о матричных элементах146
Расчёт спин-орбитального взаимодействия150
Эффект Зеемана154
Эффект Пашена-Бака155
Квадратичный эффект Зеемана157
Эффект Штарка158
 
Г л а в а  11.  Молекулы161
 
Молекула водорода164
Двухатомные молекулы166
Симметрия двухатомных молекул с одинаковыми ядрами169
 
Г л а в а  12.  Полуклассическая теория излучения171
 
Поглощение и индуцированное излучение173
Расчёт по теории возмущений173
Мультипольные переходы178
Спонтанное излучение180
Вероятности переходов по Эйнштейну182
Ширина линии184
 
Г л а в а  13.  Интенсивность излучения186
 
Правила сумм186
Правила отбора и матричные элементы191
Правила отбора для многоэлектронных систем195
Моменты высших порядков198
Абсолютные значения вероятностей переходов202
 
Г л а в а  14.  Фотоэлектрический эффект205
 
Борновское приближение205
Дипольное приближение208
Грубая оценка209
 
Г л а в а  15.  Столкновения атомов с заряженными частицами211
 
Упругое рассеяние214
Неупругое рассеяние216
Энергетические потери падающей частицы219
 
Часть II. Релятивистские теории
 
Г л а в а  16.  Уравнение Клейна-Гордона225
 
Физическая интерпретация уравнения Клейна-Гордона226
Взаимодействие с внешним электромагнитным полем228
Кулоновское поле229
 
Г л а в а  17. Уравнение Дирака. Формальная теория233
 
Вывод уравнения Дирака233
Матрицы Дирака. I236
Ковариантная форма уравнения Дирака238
Матрицы Дирака. II240
Явный вид матриц Дирака245
Релятивистская инвариантность уравнения Дирака246
Явный вид матрицы преобразования250
 
Г л а в а  18.  Решения уравнения Дирака252
 
Решение для свободных частиц252
Физическая интерпретация матриц Дирака254
Спин257
Уравнение Дирака во внешнем поле259
Нерелятивистский предельный случай261
Точное решение уравнения Дирака для кулоновского
потенциала265
Решения с отрицательной энергией270
Теория возмущений272
 
Часть III. Введение в теорию поля
 
Г л а в а  19.  Квантование поля277
 
Аналитическая механика полей; лагранжев формализм278
Гамильтонов формализм281
Квантование поля285
 
Г л а в а  20.  Вторичное квантование нескольких полей частиц287
 
Квантование нерелятивистского уравнения Шрёдингера287
N-частичное или многочастичное представление для
шрёдингеровского поля291
Фермионы и соотношения антикоммутации299
Квантование уравнения Дирака301
Многочастичное представление для поля Дирака304
Позитроны306
 
Г л а в а  21.  Квантование электромагнитного поля. Квантовая
электродинамика308
 
Взаимодействие с частицей311
Кулоновское взаимодействие315
Квантование поперечного поля320
Взаимодействие с заряженными частицами323
 
Л и т е р а т у р а327

Книги на ту же тему

  1. Курс квантовой механики для химиков, Мелёшина А. М., 1974
  2. Квазиклассическое приближение в квантовой механике, Толмачёв В. В., 1980
  3. Метод фазовых функций в квантовой механике. — 2-е изд., испр. и доп., Бабиков В. В., 1976
  4. Статистическая структура квантовой механики и скрытые параметры, Холево А. С., 1985
  5. Что такое квантовая механика?, Компанеец А. С., 1977
  6. Вопросы причинности в квантовой механике, Терлецкий Я. П., Гусев А. А., ред., 1955
  7. Лекции по физике, Юкава X., 1981
  8. Загадки микромира, Манько В. И., 1968
  9. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. — 2-е изд., доп., Мартинес-Дуарт Д. М., Мартин-Палма Р. Д., Агулло-Руеда Ф., 2009
  10. Эволюция физики, Эйнштейн А., Инфельд Л., 1948
  11. В поисках. Физики и квантовая теория, Клайн Б., 1971
  12. Сфероидальные и кулоновские сфероидальные функции, Комаров И. В., Пономарев Л. И., Славянов С. Ю., 1976

© 1913—2013 КнигоПровод.Ruhttp://knigoprovod.ru