Φυσική

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι

Θεμελιώδεις αρχές, Απλά συστήματα, Δομή της ύλης

Για να διαβάσετε το κεφάλαιο 7 του βιβλίου (αρχείο pdf,  758Kb), πατήστε εδώ


Πρόγραμμα αυτοεξέτασης με ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής


Λεξικό βασικών όρων

Ηλεκτρονικές διαφάνειες

Κεφάλαιο    1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15

Έντυπο 50,00 35,00 Προσθήκη στο καλάθι

Aφού ανταποκρίθηκε επιτυχώς στη δοκιμασία της υπερεικοσαετούς χρήσης του ως του κύριου διδακτικού βιβλίου κβαντομηχανικής στα τμήματα φυσικής και στις πολυτεχνικές σχολές της χώρας, η Kβαντομηχανική του Στ. Tραχανά κυκλοφορεί τώρα στην παρούσα πλήρως αναθεωρημένη δίτομη έκδοση.
Eιδικότερα, ο παρών τόμος έχει σχεδιαστεί ώστε να ανταποκρίνεται στις ανάγκες ενός πρώτου μαθήματος Kβαντομηχανικής –που θα απευθύνεται ταυτόχρονα σε φυσικούς, χημικούς, μηχανικούς και φοιτητές της επιστήμης υλικών– ενώ ο δεύτερος τόμος στοχεύει σ’ ένα πιο προχωρημένο μάθημα που θα καλύπτει τη μαθηματική δομή της θεωρίας, τις προσεγγιστικές μεθόδους και τις πρόσφατες εξελίξεις στα εννοιολογικά της θεμέλια και στους κβαντικούς υπολογιστές. Πολλά από τα θέματα αυτά καλύπτονται όμως, σ’ ένα πρώτο επίπεδο, και στον παρόντα τόμο, ο οποίος αποτελεί έτσι ένα πλήρες βιβλίο κβαντομηχανικής και δομής της ύλης εισαγωγικού και μέσου προπτυχιακού επιπέδου.
Aν και πλήρως ξαναγραμμένη, η νέα έκδοση έχει διατηρήσει όλα τα δοκιμασμένα πλεονεκτήματα της παλιάς, ενώ έχουν προστεθεί πολλά νέα θέματα, σχήματα, λυμένα και άλυτα προβλήματα, ασκήσεις πολλαπλής επιλογής, υπολογιστικά εργαστήρια, καθώς και ένας οπτικός δίσκος με συμπληρωματικό υλικό.

ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ

Γεννήθηκε το 1943 στο Καβούσι Λασηθίου Κρήτης, από το δημοτικό σχολείο του οποίου και αποφοίτησε. Έκανε τις γυμνασιακές του σπουδές στο Γυμνάσιο Ιεραπέτρας και το νυχτερινό Γυμνάσιο Αγίου Αρτεμίου Αθηνών απ' όπου και πήρε το απολυτήριό του. Σπούδασε στη Σχολή Μηχανολόγων Ηλεκτρολόγων του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου, με υποτροφία του Ιδρύματος Κρατικών Υποτροφιών για όλα τα έτη των σπουδών του. Όμως το ενδιαφέρον του στράφηκε από πολύ νωρίς στη θεωρητική φυσική την οποία και σπούδασε σε μεταπτυχιακό επίπεδο, αρχικά στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών «Δημόκριτος» –με υποτροφία της Εθνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας- και αμέσως μετά (1971) στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Harvard με υποτροφία του πανεπιστημίου. Εν τούτοις -παρότι είχε περάσει με υψηλή διάκριση τις εξετάσεις του υποψήφιου διδάκτορα- απέτυχε να προσαρμοστεί στο πανεπιστημιακό περιβάλλον το οποίο τελικά εγκατέλειψε το 1973 αφήνοντας ανολοκλήρωτη τη διατριβή του. Αναζητώντας μια νέα σχέση με τη φυσική, έξω από το πανεπιστημιακό πλαίσιο αυτή τη φορά, αφιέρωσε τα επόμενα δέκα χρόνια της ζωής του (1973-1983) στη συγγραφή ενός βιβλίου κβαντομηχανικής αρχικά, κι ενός βιβλίου διαφορικών εξισώσεων λίγο αργότερα, κυρίως για να απαντήσει δικά του εκκρεμή ερωτήματα παρά να διδάξει κάποιους άλλους. Καλλιέργησε έτσι μια ενδοστρεφή παιδαγωγική που επικεντρώνεται πρωτίστως στην ατελή κατανόηση του αντικειμένου από τον ίδιο το δάσκαλο παρά στις δυσκολίες της πρόσληψής του από το φοιτητή. Επιστρέφει σε πανεπιστημιακό περιβάλλον -και στην «ομαλή» ζωή- το 1983 όταν, μετά την έκδοση του πρώτου του βιβλίου, μια ομάδα ανθρώπων από το νεοσύστατο τότε Πανεπιστήμιο Κρήτης, με πρωτεργάτη τον Λευτέρη Οικονόμου, έκρινε ότι το τμήμα Φυσικής θα είχε κάτι να κερδίσει από την ανορθόδοξη εμπειρία του. Το πείραμα κρίθηκε μάλλον επιτυχές, και ως αποτέλεσμα αυτού συνεχίζει έκτοτε να διδάσκει στο Φυσικό τμήμα, εκ περιτροπής όλα σχεδόν τα βασικά του μαθήματα. Με έμφαση στην κβαντική θεωρία και τις διαφορικές εξισώσεις. Εν τούτοις η σχέση του με το Φυσικό τμήμα θα παραμείνει άτυπη, χωρίς συμβατικές δεσμεύσεις και οικονομικό περιεχόμενο, το οποίο του επιτρέπει την ανεκτίμητη πολυτέλεια να εκτελεί το διδακτικό του έργο ως μια απόλυτα εθελοντική επιλογή. Ενώ η οργανική του θέση όλα αυτά τα χρόνια είναι στο Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) όπου είχε μέχρι και το 2013 την ευθύνη της διεύθυνσης των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης. Σε αναγνώριση της διδακτικής προσφοράς του στο Φυσικό τμήμα, το Πανεπιστήμιο Κρήτης τον αναγόρευσε το 2002 σε επίτιμο διδάκτορά του, ενώ το έτος 2012 του απονεμήθηκε το εθνικό «Βραβείο Εξαίρετης Πανεπιστημιακής Διδασκαλίας Βασίλη Ξανθόπουλου - Στέφανου Πνευματικού» που επιδίδεται από τον Πρόεδρο της Ελληνικής Δημοκρατίας. Σημαντικότερο από την άμεση διδασκαλία -ως προς την έκταση της επίδρασης που μπορεί να έχει- θεωρεί ο ίδιος το συγγραφικό του έργο. Το οποίο αριθμεί σήμερα εννέα συνολικά βιβλία στα πεδία της κβαντικής μηχανικής και των διαφορικών εξισώσεων. Βιβλία που ευτύχησαν να αγαπηθούν από τους αναγνώστες τους και λόγω αυτού να έχουν πλέον καθιερωθεί ως τα βασικά συγγράμματα στα τμήματα θετικών επιστημών και τις πολυτεχνικές σχολές της χώρας. Τα τωρινά του συγγραφικά ενδιαφέροντα εστιάζονται στη δημιουργία διαδραστικών ηλεκτρονικών βιβλίων κατάλληλων για ανοικτά πανεπιστημιακά μαθήματα μέσω διαδικτύου. Στενά συνυφασμένο με τη διδασκαλία και τη συγγραφή θεωρεί και το έργο του στις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. Την προσπάθεια να δημιουργηθεί μια εστία ποιότητας για το επιστημονικό βιβλίο τόσο των θετικών όσο και των ανθρωπιστικών επιστημών. Ένας δημόσιος θεσμός που θα βασίζει τη λειτουργία του πρωτίστως στην κοινωνία των πολιτών προς την οποία απευθύνεται το έργο του και όχι στο κράτος. Για το ρόλο του σ' αυτή την προσπάθεια του απονεμήθηκε το 2009 το εκδοτικό βραβείο του περιοδικού «Διαβάζω». Τέλος, για όσους γνωρίζουν την προσωπική του στάση απέναντι στη σκοτεινή πλευρά του συστήματος των συγγραμμάτων -και τις προσπάθειες που κατέβαλε στο παρελθόν για τη μεταρρύθμισή του- η απειλούμενη σήμερα κατάρρευση του θεσμού έχει τη δική της αναδρομική σημασία. Οι δάσκαλοι που είχαν τη μεγαλύτερη επίδραση στην πνευματική του συγκρότηση είναι οι Στέλιος Βασιλάκης, καθηγητής φιλολογίας στο Γυμνάσιο Ιεραπέτρας, Γιάννης Ηλιόπουλος καθηγητής θεωρητικής φυσικής στην Ecole Normale Superieure, Θανάσης Κωστίκας πειραματικός φυσικός στον "Δημόκριτο" και Sidney Coleman καθηγητής θεωρητικής φυσικής στο Harvard. Αλλά επίσης η επαφή του μ' έναν μεγάλο λαϊκό πολιτισμό που ήταν ακόμα ακμαίος τα παιδικά του χρόνια.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΜΕΡΟΣ Α: ΟΙ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΑΡΧΕΣ

Ο ΚΥΜΑΤΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΟΣ ΔΥΪΣΜΟΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ
Γενική εισαγωγή: Κυματοσωματιδιακός δυϊσμός και κλασική φυσική
1. Η ακτινοβολία του μέλανος σώματος
2. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
3. Το φαινόμενο Compton

Ο ΚΥΜΑΤΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΟΣ ΔΥΪΣΜΟΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
Εισαγωγή
1. Το μυστήριο των ατομικών φασμάτων
2. Το μυστήριο της ατομικής σταθερότητας
3. Η θεωρία του Bohr
4. Ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός της ύλης: Η υπόθεση των υλικών κυμάτων

Η ΕΞΙΣΩΣΗ SCHRODINGER ΚΑΙ Η ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΗΣ ΕΡΜΗΝΕΙΑ
Εισαγωγή: Η αρχή του κυματοσωματιδιακού δυϊσμού ως ο θεμελιώδης νόμος της σύγχρονης κβαντομηχανικής
1. Η εξίσωση Schrodinger
2. Η στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης
3. Περαιτέρω ανάπτυξη της στατιστικής ερμηνείας:Ο τύπος της μέσης τιμής
4. Η χρονική εξέλιξη των κυματοσυναρτήσεων
5. Η εσωτερική συνέπεια της στατιστικής ερμηνείας και η μαθηματική δομή του κβαντομηχανικού φορμαλισμού

Η ΑΡΧΗ ΤΗΣ ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑΣ
1. Η αρχή της αβεβαιότητας θέσης-ορμής
2. Η αρχή της αβεβαιότητας χρόνου-ενέργειας
3. Η αρχή της αβεβαιότητας στο κλασικό όριο
4. Συμβιβαστά και ασυμβίβαστα φυσικά μεγέθη:Γενική διερεύνηση της αρχής της αβεβαιότητας

ΜΕΡΟΣ Β: ΑΠΛΑ ΚΒΑΝΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ Ι:  ΔΙΑΚΡΙΤΟ ΦΑΣΜΑ
Εισαγωγή
1. Σωματίδιο μέσα σε ένα μονοδιάστατο «κουτί»: Το απειρόβαθο πηγάδι δυναμικού
2. Το τετραγωνικό πηγάδι δυναμικού

ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΙΙ: ΣΥΝΕΧΕΣ ΦΑΣΜΑ
Εισαγωγή
1. Το τετραγωνικό σκαλοπάτι δυναμικού:Το φαινόμενο της ανάκλασης
2. Το ορθογώνιο φράγμα δυναμικού:Το φαινόμενο της σήραγγας

Ο ΑΡΜΟΝΙΚΟΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ
Εισαγωγή
1. Λύση της εξίσωσης Schrodinger
2. Συζήτηση των αποτελεσμάτων
3. Μαθηματικός επίλογος: Αναζήτηση των πολυωνυμικών λύσεων με τη συστηματική μέθοδο του αναπτύγματος σε δυναμοσειρά

ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ Ι: ΣΦΑΙΡΙΚΑ ΣΥΜΜΕΤΡΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ
Εισαγωγή
1. Λύση της εξίσωσης Schrodinger για σφαιρικά συμμετρικές ιδιοσυναρτήσεις
2. Συζήτηση των αποτελεσμάτων
3. Τι τελικά κάνει το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου; Μια εισαγωγική συζήτηση πάνω στα βασικά ερωτήματα της κβαντομηχανικής

ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΙΙ: ΛΥΣΕΙΣ ΜΕ ΓΩΝΙΑΚΗ ΕΞΑΡΤΗΣΗ
Εισαγωγή
1. Η εξίσωση Schrodinger σε ένα τυχόν κεντρικό δυναμικό: Η μέθοδος του χωρισμού των μεταβλητών
2. Το άτομο του υδρογόνου

ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΣΕ ΕΝΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΚΑΙ Η ΑΝΑΔΥΣΗ ΤΟΥ ΣΠΙΝ
Εισαγωγή
1. Τα ατομικά ηλεκτρόνια ως μικροσκοπικοί μαγνήτες:Η σχέση μαγνητικής ροπής και στροφορμής
2. Το άτομο σε ένα μαγνητικό πεδίο:Το φαινόμενο Zeeman και οι ενδείξεις για την ύπαρξη του σπιν
3. Το πείραμα Stern-Gerlach: Η αναμφίβολη πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης του σπιν
4. Τι είναι το σπιν;
5. Κίνηση του σπιν σε ένα μαγνητικό πεδίο
6. Η ολική στροφορμή του ατόμου:Σύνθεση στροφορμών

ΜΕΡΟΣ Γ: ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ

ΑΤΟΜΑ: ΤΟ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
Εισαγωγή
1. Πολυηλεκτρονιακά άτομα:Ταυτόσημα σωματίδια και η αρχή του Pauli
2. Η διάταξη των ενεργειακών επιπέδων στα πολυηλεκτρονιακά άτομα
3. Η κβαντομηχανική εξήγηση του περιοδικού συστήματος: Ο «μικρός περιοδικός πίνακας»
4. Προσεγγιστικοί υπολογισμοί στα άτομα:Θεωρία διαταραχών και η μέθοδος των μεταβολών

ΜΟΡΙΑ Ι: Η ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗΣ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΧΗΜΙΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ
Εισαγωγή
1. Στοιχειώδης θεωρία του χημικού δεσμού:Το μοντέλο του διπλού πηγαδιού
2. Παραδείγματα απλών μορίων
3. Μοριακά φάσματα

ΜΟΡΙΑ ΙΙ:  Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ
Εισαγωγή
1. Υβριδισμός:Η πρώτη βασική απόκλιση από τη στοιχειώδη θεωρία του χημικού δεσμού
2. Απεντοπισμός:Η δεύτερη βασική απόκλιση από τη στοιχειώδη θεωρία του χημικού δεσμού

ΣΤΕΡΕΑ:ΑΓΩΓΟΙ, ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ, ΜΟΝΩΤΕΣ
Εισαγωγή
1. Περιοδικότητα και ταινιωτό φάσμα
2. Ταινιωτό φάσμα και η αρχή του Pauli:Τα κλειδιά για την εξήγηση του «μυστηρίου της αγωγιμότητας»
3. Λεπτομερέστερη μελέτη του ταινιωτού φάσματος και των ιδιοσυναρτήσεών του: Κρυσταλλική ορμή και ενεργός μάζα
4. Περαιτέρω μελέτη του ρόλου της αρχής του Pauli στις ιδιότητες της στερεάς ύλης: Ενέργεια Fermi και πυκνότητα καταστάσεων

ΥΛΗ ΚΑΙ ΦΩΣ: Η ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΜΕ ΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ
Εισαγωγή
1. Οι τέσσερις βασικές διαδικασίες: Συντονισμός, σκέδαση, ιοντισμός, αυθόρμητη αποδιέγερση
2. Φαινομενολογική περιγραφή των βασικών διαδικασιών: Ρυθμός μετάβασης, ενεργός διατομή, μέση ελεύθερη διαδρομή
3. Η αλληλεπίδραση συντονισμού: Θεωρητική μελέτη
4. Ύλη και φως σε συντονισμό: Το λέιζερ
5. Η διαδικασία της αυθόρμητης αποδιέγερσης
6. Μια σύντομη εισαγωγή στη θεωρία των χρονεξαρτημένων διαταραχών: Απόδειξη του κανόνα του Fermi

 

ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ

Ακολουθούν σύνδεσμοι σε αρχεία που συμπληρώνουν ηλεκτρονικά την ύλη των κεφαλαίων 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 14 & 15 του βιβλίου. Επιλέξτε παρακάτω το συμπλήρωμα που σας ενδιαφέρει για να κατεβάσετε το αρχείο.

Kεφ. 1
Απόδειξη του κλασικού τύπου των Rayleigh-Jeans για το μέλαν σώμα
Κεφ. 2
Η συνθήκη κβάντωσης Bohr-Sommerfeld
Κεφ. 3
Περαιτέρω μελέτη των ερμιτιανών τελεστών: Η έννοια του συζυγούς τελεστή
Κεφ. 4
4-1. Τεχνικές υπολογισμού μεταθετών
4-2. Απόδειξη των σχέσεων αβεβαιότητας
4-3. Η χρονική εξέλιξη των μέσων τιμών και το κλασικό όριο
Κεφ. 6
Τοπική διατήρηση της πιθανότητας: Το ρεύμα πιθανότητας
Κεφ. 7
Η αλγεβρική μέθοδος λύσης του αρμονικού ταλαντωτή
Κεφ. 8
Διατήρηση της στροφορμής σε κεντρικά δυναμικά και οι συνέπειές της
Κεφ. 10
Αλγεβρική θεωρία της στροφορμής και του σπιν
Κεφ. 11
Θεωρία διαταραχών δεύτερης και ανώτερης τάξης: Εφαρμογή στο φαινόμενο Stark και την ατομική πολωσιμότητα
Κεφ. 13
13-1. Η μέθοδος LCAO και η «μηχανική των μητρών»
13-2. Η μέθοδος LCAO με μη μηδενική επικάλυψη
Κεφ. 14
Μαθηματική μελέτη του Θεωρήματος του Bloch και της ταινιωτής δομής του ενεργειακού φάσματος για ένα τυχόν περιοδικό δυναμικό στη μία διάσταση
Κεφ. 15
15-1. Mεταβάσεις συντονισμού πέρα από τον κανόνα του Fermi: Ταλαντώσεις Rabi
15-2. Mεταβάσεις συντονισμού στις ραδιοσυχνότητες: Πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός (NMR)

Μαθηματικό συμπλήρωμα : Συστηματική θεωρία της πολυωνυμικής μεθόδου

 

ΔΗΜΟΣΙΕΥΜΑΤΑ

ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

  • Επιμέλεια έκδοσης
    Διονυσία Δασκάλου
  • Τελικός έλεγχος κειμένου
    Ιωάννης Παπαδόγγονας
    Λυδάκη Ειρήνη
  • ISBN
    978-960-524-206-0
  • Κωδικός στον Εύδοξο
    268
  • A' έκδοση
    1005
  • Τρέχουσα έκδοση
    2016
  • Τεχνικά χαρακτηριστικά
    820 17 24 σκληρόδετο
  • Τιμή καταλόγου
    50,00