メシア「量子力学2」
第2部:簡単な系
- 序説
1:中心力ポテンシャル内の粒子、一般的な取り扱い
- 極座標によるハミルトニアンの式
- 角変数の分離、球面調和関数
- 動径方程式
- 動径方程式の固有解、スペクトルの性質
- 結び
2:中心力井戸型ポテンシャル、自由粒子
- 球ベッセル関数
- 自由粒子、平面波と自由球面波
- 球面調和関数による平面波の展開
- 球形の箱の研究
3:2体問題、重心運動の分離
- 古典力学における重心運動の分離
- 2粒子系から成る量子系の重心運動の分離
- 二つより多い粒子系への拡張
演習と問題
第10章:散乱の問題、中心力ポテンシャルと位相のずれによる方法
- 序説
1:断面積と散乱振幅
- 断面積の定義
- 定常散乱波
- 波束のビームによる散乱現象の表現
- ポテンシャルによる波束の散乱
- 断面積の計算
- 2粒子の衝突、実験室系と重心系
2:中心力ポテンシャルによる散乱、位相のずれ
- 部分波への分解、位相のずれによる方法
- 衝突の半古典的表現、衝突パラメータ
3:有限な半径のポテンシャル
- 位相のずれと対数導関数の関係
- 低エネルギー(λ→∞)における位相のずれの挙動
- 高位の部分波、級数の収束(l→∞)
- 剛体球による散乱
4:散乱の共鳴
- 深い井戸による散乱
- 共鳴散乱の研究、準安定状態
- 準安定状態の寿命の観測
5:いろいろな公式と性質
- 位相のずれの積分表示
- 変化の向きと位相のずれの符号
- ボルン近似
- 有効距離の理論、ベーテの公式
演習と問題
第11章:クーロン相互作用
- 序説
1:水素原子
- 水素原子のシュレーディンガー方程式
- 基底状態の束縛エネルギーの大きさの程度
- 極座標によるシュレーディンガー方程式の解法
- エネルギー・スペクトル、縮退
- 束縛状態の固有関数
2:クーロン散乱
- クーロン散乱波
- ラザフォードの公式
- 部分波への分解
- 波ψcの球面調和関数による展開
- 有効距離の短い相互作用によるクーロン・ポテンシャルの変形
演習と問題
第12章:調和振動子
- 序説
1:ハミルトニアンの固有状態と固有ベクトル
- 固有値問題
- 演算子 a、a†およびNの導入
- Nのスペクトルと基底系
- 表現{N}
- 生成演算子と消滅演算子
- 表現{Q}、エルミート多項式
2:応用といろいろな性質
- 固有関数 U_n(Q) の母関数
- ハイゼンベルク方程式の積分
- 古典振動子と量子振動子
- 最小波束の運動と古典的極限
- 熱力学的平衡にある調和振動子
3:多次元等方性調和振動子
- p次元等方性振動子の一般的な取り扱い
- 2次元等方性振動子
- 3次元等方性振動子
演習と問題
第3部:対称性と不変量
第13章:量子力学における角運動量
- 序説
1: 角運動量の固有値と固有ベクトル
- 角運動量の定義
- 特有の代数的関係
- J~2とJ_zのスペクトル
- J~2とJ_zの固有ベクトル、不変部分空間ε~(j)の構成
- 標準表現{J~2 J_z}
- 結び
2:軌道角運動量と球面調和関数
- l~2とl_zのスペクトル
- 球面調和関数の定義と構成
3:角運動量と回転
- 回転の定義、オイラーの角
- 物理系の回転、回転演算子
- オブザーバブルの回転
- 角運動量と無限小回転
- 演算子 R(αβγ)の構成
- 2πの回転と半整数角運動量
- 既約な不変部分空間、回転を表す行列 R~(j)
- 回転による不変性と角運動量の保存、回転の縮退
4: スピン
- 電子スピンの仮説
- スピン 1/2 とパウリ行列
- スピン 1/2 の1粒子のオブザーバブルと波動関数、スピノール場
- ベクトル場とスピン1の粒子
- スピンを含む原子内相互作用
- スピンを含む核子-核子相互作用
5:角運動量の合成
- 合成の問題
- 二つの角運動量の合成に関する基本定理
- 応用と例
- 全角運動量の固有ベクトル、クレプシュ-ゴーダン係数
- 応用:2核子系
- 三つ以上の角運動量の合成、ラカー係数、《3sj》記号
6:既約テンソル演算子
- スカラー演算子の表現
- 既約テンソル演算子、定義
- 既約テンソル演算子の表現、ウィグナー=エッカルトの定理
- 応用
演習と問題
第14章:同種粒子系、パウリの排他原理
- 量子論における同種粒子
1:対称化の要請
- 相似粒子系と対称表現
- 置換演算子
- 置換演算子の代数、対称化演算子と反対称化演算子
- 同種粒子と対称化の要請
- ボース粒子とボース=アインシュタイン統計
- フェルミ粒子とフェルミ=ディラック統計、排他原理
- 波動関数の対称化はつねに必要であるか
2:応用
- スピンのない同種2粒子の衝突
- 二つの陽子の衝突
- 原子核の統計
- 複雑な原子、中心力場による近似
- トーマス=フェルミの原子模型
- 核子系と荷電スピン
- 荷電スピンの有用性、荷電独立性
演習と問題
第15章:不変量と保存法則、時間反転
- 序説
1:数学的補足説明、反線形演算子
- 有用な三つの定理
- ヒルベルト空間の反線形演算子
- 反線形変換
- 反線形演算子と表現
2:変換と変換群
- 一つの系の力学変数と力学的状態の変換
- 変換群
- 変換演算子の群
- 連続群と無限小変換、並進、回転
- 有限群、反転
3:変化の方程式の不変量と保存法則
- 不変オブザーバブル
- ハミルトニアンの対称性と保存法則
- 力学的状態の変化の法則の不変性
- シュタルク効果とゼーマン効果の対称性
4:時間反転と微視的可逆性の原理
- 時間のずらしとエネルギーの保存
- 古典力学と量子力学における時間反転
- 時間反転の演算、スピンをもたない粒子
- 時間反転の一般的定義
- 時間反転と複素共役
- 微視的可逆性の原理
- 結果:クラーマースの縮退
- 回転によって不変な実のハミルトニアン
演習と問題
付録B.特殊関数とそれに関連した公式
付録C.ベクトル和の係数と回転を表わす行列
付録D.群論の初歩
第1,2巻の索引
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「量子力学 1:A.メシア」
「量子力学 2:A.メシア」
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第2部:簡単な系
- 序説
1:中心力ポテンシャル内の粒子、一般的な取り扱い
- 極座標によるハミルトニアンの式
- 角変数の分離、球面調和関数
- 動径方程式
- 動径方程式の固有解、スペクトルの性質
- 結び
2:中心力井戸型ポテンシャル、自由粒子
- 球ベッセル関数
- 自由粒子、平面波と自由球面波
- 球面調和関数による平面波の展開
- 球形の箱の研究
3:2体問題、重心運動の分離
- 古典力学における重心運動の分離
- 2粒子系から成る量子系の重心運動の分離
- 二つより多い粒子系への拡張
演習と問題
第10章:散乱の問題、中心力ポテンシャルと位相のずれによる方法
- 序説
1:断面積と散乱振幅
- 断面積の定義
- 定常散乱波
- 波束のビームによる散乱現象の表現
- ポテンシャルによる波束の散乱
- 断面積の計算
- 2粒子の衝突、実験室系と重心系
2:中心力ポテンシャルによる散乱、位相のずれ
- 部分波への分解、位相のずれによる方法
- 衝突の半古典的表現、衝突パラメータ
3:有限な半径のポテンシャル
- 位相のずれと対数導関数の関係
- 低エネルギー(λ→∞)における位相のずれの挙動
- 高位の部分波、級数の収束(l→∞)
- 剛体球による散乱
4:散乱の共鳴
- 深い井戸による散乱
- 共鳴散乱の研究、準安定状態
- 準安定状態の寿命の観測
5:いろいろな公式と性質
- 位相のずれの積分表示
- 変化の向きと位相のずれの符号
- ボルン近似
- 有効距離の理論、ベーテの公式
演習と問題
第11章:クーロン相互作用
- 序説
1:水素原子
- 水素原子のシュレーディンガー方程式
- 基底状態の束縛エネルギーの大きさの程度
- 極座標によるシュレーディンガー方程式の解法
- エネルギー・スペクトル、縮退
- 束縛状態の固有関数
2:クーロン散乱
- クーロン散乱波
- ラザフォードの公式
- 部分波への分解
- 波ψcの球面調和関数による展開
- 有効距離の短い相互作用によるクーロン・ポテンシャルの変形
演習と問題
第12章:調和振動子
- 序説
1:ハミルトニアンの固有状態と固有ベクトル
- 固有値問題
- 演算子 a、a†およびNの導入
- Nのスペクトルと基底系
- 表現{N}
- 生成演算子と消滅演算子
- 表現{Q}、エルミート多項式
2:応用といろいろな性質
- 固有関数 U_n(Q) の母関数
- ハイゼンベルク方程式の積分
- 古典振動子と量子振動子
- 最小波束の運動と古典的極限
- 熱力学的平衡にある調和振動子
3:多次元等方性調和振動子
- p次元等方性振動子の一般的な取り扱い
- 2次元等方性振動子
- 3次元等方性振動子
演習と問題
第3部:対称性と不変量
第13章:量子力学における角運動量
- 序説
1: 角運動量の固有値と固有ベクトル
- 角運動量の定義
- 特有の代数的関係
- J~2とJ_zのスペクトル
- J~2とJ_zの固有ベクトル、不変部分空間ε~(j)の構成
- 標準表現{J~2 J_z}
- 結び
2:軌道角運動量と球面調和関数
- l~2とl_zのスペクトル
- 球面調和関数の定義と構成
3:角運動量と回転
- 回転の定義、オイラーの角
- 物理系の回転、回転演算子
- オブザーバブルの回転
- 角運動量と無限小回転
- 演算子 R(αβγ)の構成
- 2πの回転と半整数角運動量
- 既約な不変部分空間、回転を表す行列 R~(j)
- 回転による不変性と角運動量の保存、回転の縮退
4: スピン
- 電子スピンの仮説
- スピン 1/2 とパウリ行列
- スピン 1/2 の1粒子のオブザーバブルと波動関数、スピノール場
- ベクトル場とスピン1の粒子
- スピンを含む原子内相互作用
- スピンを含む核子-核子相互作用
5:角運動量の合成
- 合成の問題
- 二つの角運動量の合成に関する基本定理
- 応用と例
- 全角運動量の固有ベクトル、クレプシュ-ゴーダン係数
- 応用:2核子系
- 三つ以上の角運動量の合成、ラカー係数、《3sj》記号
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- スカラー演算子の表現
- 既約テンソル演算子、定義
- 既約テンソル演算子の表現、ウィグナー=エッカルトの定理
- 応用
演習と問題
第14章:同種粒子系、パウリの排他原理
- 量子論における同種粒子
1:対称化の要請
- 相似粒子系と対称表現
- 置換演算子
- 置換演算子の代数、対称化演算子と反対称化演算子
- 同種粒子と対称化の要請
- ボース粒子とボース=アインシュタイン統計
- フェルミ粒子とフェルミ=ディラック統計、排他原理
- 波動関数の対称化はつねに必要であるか
2:応用
- スピンのない同種2粒子の衝突
- 二つの陽子の衝突
- 原子核の統計
- 複雑な原子、中心力場による近似
- トーマス=フェルミの原子模型
- 核子系と荷電スピン
- 荷電スピンの有用性、荷電独立性
演習と問題
第15章:不変量と保存法則、時間反転
- 序説
1:数学的補足説明、反線形演算子
- 有用な三つの定理
- ヒルベルト空間の反線形演算子
- 反線形変換
- 反線形演算子と表現
2:変換と変換群
- 一つの系の力学変数と力学的状態の変換
- 変換群
- 変換演算子の群
- 連続群と無限小変換、並進、回転
- 有限群、反転
3:変化の方程式の不変量と保存法則
- 不変オブザーバブル
- ハミルトニアンの対称性と保存法則
- 力学的状態の変化の法則の不変性
- シュタルク効果とゼーマン効果の対称性
4:時間反転と微視的可逆性の原理
- 時間のずらしとエネルギーの保存
- 古典力学と量子力学における時間反転
- 時間反転の演算、スピンをもたない粒子
- 時間反転の一般的定義
- 時間反転と複素共役
- 微視的可逆性の原理
- 結果:クラーマースの縮退
- 回転によって不変な実のハミルトニアン
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付録B.特殊関数とそれに関連した公式
付録C.ベクトル和の係数と回転を表わす行列
付録D.群論の初歩
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