费曼物理学讲义

费恩曼（R．P．Feynman）1918年生于布鲁克林区，1942年在普林斯顿获得博士学位。第二次世界大战期间在洛斯阿拉莫斯，尽管当时他还很年轻，但已在曼哈顿计划中发挥了重要作用。以后，他在康奈尔大学和加利福尼亚理工学院任教。1965年，因他在量子电动力学方面的工作和朝永振一郎及施温格（J．Schwinger）同获诺贝尔物理学奖。

费因曼博士获得诺贝尔奖是由于成功地解决了量子电动力学理论问题，他也创立了说是液氦中起流动性现象的数学理论。此后，他和盖尔曼（M.Gell-Mann）在B衰变等弱相互作用领域内做出了奠基性的工作。在以后的几年里，他在夸克理论的发展中起了关键性的作用，提出了他的高能质子碰撞过程的部分子模型。

除了这些成就之外，费恩曼博士将新的基本计算技术及记号法引时物理学，首先是无处不在的费恩曼图，在近代科学历史中，它比任何其他数学形式描述都...

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费恩曼（R．P．Feynman）1918年生于布鲁克林区，1942年在普林斯顿获得博士学位。第二次世界大战期间在洛斯阿拉莫斯，尽管当时他还很年轻，但已在曼哈顿计划中发挥了重要作用。以后，他在康奈尔大学和加利福尼亚理工学院任教。1965年，因他在量子电动力学方面的工作和朝永振一郎及施温格（J．Schwinger）同获诺贝尔物理学奖。

费因曼博士获得诺贝尔奖是由于成功地解决了量子电动力学理论问题，他也创立了说是液氦中起流动性现象的数学理论。此后，他和盖尔曼（M.Gell-Mann）在B衰变等弱相互作用领域内做出了奠基性的工作。在以后的几年里，他在夸克理论的发展中起了关键性的作用，提出了他的高能质子碰撞过程的部分子模型。

除了这些成就之外，费恩曼博士将新的基本计算技术及记号法引时物理学，首先是无处不在的费恩曼图，在近代科学历史中，它比任何其他数学形式描述都更大地改变了对基本物理过程形成概念及进行计算的方法。

费恩曼是一位卓越的教育家。在他区得的许多奖项中，他对1972年获得的奥斯特教学奖章特别感到自豪。在1963年第一次出版的《费恩曼物理学讲义》被《科学叛国人》杂志的一位评论员描写为“咬不动但富于营养并且津津有味。25年后它仍是教师和最好的初学学生的指导书”。为了使外行的公众增加对物理学的了解，费恩曼博士写了《物理定律和量子电动力学的性质：光和物质的奇特理论》。他还是许多高级出版物的作者，这些都成为研究人员和学生的经典参考书和教科书。

费恩曼是一个活跃的公众人物。他在挑战者号调查委员会里的工作是从所周知的，特别是他的著名的O型环对寒冷的敏感性的演示，这是一个优美的实验，除了一杯冰水以外其他什么也不需要。费恩曼博士1960年在加利福尼亚州课程促进会中的工作却很少人知道，他在会上抨击了教材的平庸。

仅仅罗列费恩曼的科学和教育成就并没有恰当抓信这个人的本质。即使是他 最最技术性的出版物的读者都知识道，费恩曼活跃的多面的人格在他所有的工作中都闪闪发光。除了作为物理学家，在各种不同的场合下他变成不同的人物：有进是无线电修理工，有时是锁具收藏家，艺术家、舞蹈家、邦戈（bongo）鼓手，甚至玛雅象形文字的解释者。对他的世界人们永远好奇，他是一个典型的经验主义者。

费恩曼于1998年2月15日在洛杉矶逝世。

第1章 量子行为 1
§ 1-1 原子力学 1
§ 1-2 子弹的实验 1
§ 1-3 波的实验 3
§ 1-4 电子的实验 4
§ 1-5 电子波的干涉 6
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第1章 量子行为 1
§ 1-1 原子力学 1
§ 1-2 子弹的实验 1
§ 1-3 波的实验 3
§ 1-4 电子的实验 4
§ 1-5 电子波的干涉 6
§ 1-6 监视电子 7
§ 1-7 量子力学的第一原理 10
§ 1-8 不确定性原理 11
第2章 波动观点与粒子观点的关系 13
§ 2-1 概率波振幅 13
§ 2-2 位置与动量的测量 14
§ 2-3 晶体衍射 17
§ 2-4 原子的大小 19
§ 2-5 能级 20
§ 2-6 哲学含义 21
第3章 概率幅 24
§ 3-1 振幅组合定律 24
§ 3-2 双缝干涉图样 28
§ 3-3 在晶体上的散射 31
§ 3-4 全同粒子 33
第4章 全同粒子 37
§ 4-1 玻色子和费米子 37
§ 4-2 两个玻色子的状态 39
§ 4-3 n个玻色子的状态 42
§ 4-4 光子的发射和吸收 44
§ 4-5 黑体光谱 45
§ 4-6 液氦 49
§ 4-7 不相容原理 50
第5章 自旋1 54
§ 5-1 用施特恩格拉赫装置过滤原子 54
§ 5-2 过滤原子的实验 59
§ 5-3 串联施特恩格拉赫过滤器 60
§ 5-4 基础态 62
§ 5-5 干涉的振幅 64
§ 5-6 量子力学的处理方法 67
§ 5-7 变换到不同的基 69
§ 5-8 其他情况 71
第6章 自旋1/2 73
§ 6-1 变换振幅 73
§ 6-2 变换到转动坐标系 75
§ 6-3 绕z轴的转动 78
§ 6-4 绕y轴转动180°和90° 81
§ 6-5 绕x轴的转动 84
§ 6-6 任意的旋转 86
第7章 振幅对时间的依赖关系 89
§ 7-1 静止的原子；定态 89
§ 7-2 匀速运动 91
§ 7-3 势能；能量守恒 94
§ 7-4 力；经典极限 97
§ 7-5 自旋1/2粒子的“进动” 99
第8章 哈密顿矩阵 103
§ 8-1 振幅与矢量 103
§ 8-2 态矢量的分解 105
§ 8-3 世界的基础态是什么? 107
§ 8-4 状态怎样随时间而变 109
§ 8-5 哈密顿矩阵 112
§ 8-6 氨分子 113
第9章 氨微波激射器 118
§ 9-1 氨分子的状态 118
§ 9-2 静电场中的分子 122
§ 9-3 在随时间变化的场中的跃迁 126
§ 9-4 共振跃迁 129
§ 9-5 偏离共振的跃迁 131
§ 9-6 光的吸收 132
第10章 其他双态系统 134
§ 10-1 氢分子离子 134
§ 10-2 核力 139
§ 10-3 氢分子 141
§ 10-4 苯分子 144
§ 10-5 染料 146
§ 10-6 磁场中自旋1／2粒子的哈密顿 146
§ 10-7 磁场中自旋的电子 149
第11章 再论双态系统 152
§ 11-1 泡利自旋矩阵 152
§ 11-2 作为算符的自旋矩阵 157
§ 11-3 双态方程的解 160
§ 11-4 光子的偏振态 161
§ 11-5 中性K介子 165
§ 11-6 对N态系统的推广 173
第12章 氢的超精细分裂 177
§ 12-1 由两个自旋1/2粒子组成的系统的基础态 177
§ 12-2 氢原子基态的哈密顿 179
§ 12-3 能级 183
§ 12-4 塞曼分裂 185
§ 12-5 在磁场中的态 189
§ 12-6 自旋1粒子的投影矩阵 192
第13章 在晶格中的传播 195
§ 13-1 电子在一维晶格中的状态 195
§ 13-2 确定能量的状态 197
§ 13-3 与时间有关的状态 200
§ 13-4 三维晶格中的电子 202
§ 13-5 晶格中的其他状态 203
§ 13-6 在不完整的晶格上的散射 204
§ 13-7 被晶格的不完整性陷俘 206
§ 13-8 散射振幅和束缚态 207
第14章 半导体 209
§ 14-1 半导体中的电子和空穴 209
§ 14-2 掺杂的半导体 212
§ 14-3 霍尔效应 215
§ 14-4 半导体结 216
§ 14-5 半导体结的整流 218
§ 14-6 晶体管 220
第15章 独立粒子近似 222
§ 15-1 自旋波 222
§ 15-2 双自旋波 225
§ 15-3 独立粒子 227
§ 15-4 苯分子 228
§ 15-5 其他有机化学分子 232
§ 15-6 近似方法的其他应用 235
第16章 振幅对位置的依赖关系 237
§ 16-1 一维情形的振幅 237
§ 16-2 波函数 240
§ 16-3 具有确定动量的态 243
§ 16-4 对x的态的归一化 245
§ 16-5 薛定谔方程 247
§ 16-6 量子化能级 250
第17章 对称性和守恒定律 254
§ 17-1 对称性 254
§ 17-2 对称与守恒 257
§ 17-3 守恒定律 261
§ 17-4 偏振光 263
§ 17-5 Λ0的衰变 265
§ 17-6 转动矩阵概要 270
第18章 角动量 272
§ 18-1 电偶极辐射 272
§ 18-2 光散射 274
§ 18-3 电子偶素的湮没 276
§ 18-4 任意自旋的转动矩阵 281
§ 18-5 测量核自旋 285
§ 18-6 角动量的合成 286
§ 18-7 附注1：转动矩阵的推导 293
§ 18-8 附注2：光子发射中的宇称守恒 295
第19章 氢原子与周期表 296
§ 19-1 氢原子的薛定谔方程 296
§ 19-2 球对称解 297
§ 19-3 具有角度依赖关系的状态 302
§ 19-4 氢原子的一般解 305
§ 19-5 氢原子波函数 308
§ 19-6 周期表 310
第20章 算符 315
§ 20-1 操作与算符 315
§ 20-2 平均能量 317
§ 20-3 原子的平均能量 320
§ 20-4 位置算符 322
§ 20-5 动量算符 324
§ 20-6 角动量 329
§ 20-7 平均值随时间的变化 330
第21章 经典情况下的薛定谔方程：关于超导电性的讨论会 334
§ 21-1 磁场中的薛定谔方程 334
§ 21-2 概率的连续性方程 336
§ 21-3 两类动量 337
§ 21-4 波函数的意义 339
§ 21-5 超导电性 340
§ 21-6 迈斯纳效应 341
§ 21-7 通量的量子化 343
§ 21-8 超导动力学 346
§ 21-9 约瑟夫森结 348
费曼的结束语 353
索引 354
附录 357
· · · · · · (收起)