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量子力學(xué)基本原理范文第1篇

本書是基于作者們在巴基斯坦和沙特阿拉伯等國家多所大學(xué)中講授量子力學(xué)課程的講義基礎(chǔ)上寫成的。第1版于1999年出版。為了展現(xiàn)當(dāng)代量子力學(xué)日益擴(kuò)展的應(yīng)用的最新發(fā)展，第2版增添了全新的3章，它們分別為雙態(tài)問題、量子計(jì)算和1+2維狄拉克方程對于石墨烯的應(yīng)用。這些問題是當(dāng)前許多實(shí)驗(yàn)和理論工作都極為關(guān)注的典型問題。此外，還有一些章節(jié)做了較大改動(dòng)，有的擴(kuò)大了篇幅和添加了新的內(nèi)容，有的經(jīng)過了改寫變得更簡單和更清晰。各章的習(xí)題也均有不同程度的擴(kuò)充。

全書內(nèi)容分為21章：1.經(jīng)典概念的崩潰； 2.量子力學(xué)概念；3.量子力學(xué)的基本假設(shè)； 4.量子力學(xué)中一些問題的求解； 5.簡諧振子；6.角動(dòng)量；7.中心對稱場中的運(yùn)動(dòng)；8.碰撞理論；9.算符； 10.海森伯運(yùn)動(dòng)方程、不變性原理和路徑積分； 11.角動(dòng)量和自旋；12.時(shí)間無關(guān)微擾理論；13.時(shí)間相關(guān)微擾理論；14.統(tǒng)計(jì)與不相容原理； 15.雙態(tài)系統(tǒng)；16.量子計(jì)算； 17.電磁場誘導(dǎo)的微擾； 18.形式散射理論； 19.S-矩陣和不變性原理； 20.相對論量子力學(xué)：狄拉克方程；21.1+2維狄拉克方程：對石墨烯的應(yīng)用。

本書作者注重教學(xué)需要，敘述簡明，推導(dǎo)詳盡，書中給出了許多詳解例題，易懂、易理解和接受，是一部很好的教材。這本書對于數(shù)理學(xué)科的大學(xué)生、研究生和教師都有很好的應(yīng)用價(jià)值。

量子力學(xué)基本原理范文第2篇

量子通信是利用量子力學(xué)基本原理進(jìn)行信息傳遞的一種新型通信方式。理論上，量子通信可實(shí)現(xiàn)無條件安全的鏈路數(shù)據(jù)傳輸，被認(rèn)為是保障未來通信安全最重要的技術(shù)手段。

量子是微觀物理世界中的基本單位，一個(gè)最最小的單元。量子理論主要包括量子測不準(zhǔn)原理和量子糾纏。

早在 1927 年，德國科學(xué)家海森堡就提出了量子測不準(zhǔn)原理。在現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)知中，幾乎任何已知事物都是可測的，但量子是個(gè)例外。以制造硬幣為例，制造硬幣的基本前提是測定模板、再行復(fù)制。但在量子世界，這枚“硬幣”是不確定的，你根本沒法測量它，量子一旦被測量，還來不及被復(fù)制，它就不是原來那個(gè)量子了。

如果將這一原理應(yīng)用在通信技術(shù)上，就是天然的保密通信手段。

在通信中，對方的話通過座機(jī)、手機(jī)等有線、無線終端，遠(yuǎn)距離傳送到你的耳朵里。如果他人要竊聽你們的對話，必須完成這個(gè)對話的復(fù)制過程。如果這段通話被加密，那么必須先復(fù)制到密碼，再解密為正常通話。

可以說，一旦通信中的信息和密碼用量子來承載，就是不可復(fù)制的。

我們把想要保密傳輸?shù)男畔⒓虞d到一個(gè)個(gè)不可能被準(zhǔn)確觀測和復(fù)制的量子上，只要有人在途中打算竊聽信息，一“碰”，它的狀態(tài)就改變了，竊聽者拿到的只會是一堆毫無用處的信息。

量子通信另一個(gè)核心內(nèi)容是隱形傳輸，是利用光子等基本粒子的量子糾纏原理來實(shí)現(xiàn)保密通信的。在量子力學(xué)里，兩個(gè)粒子在經(jīng)過短暫時(shí)間彼此耦合之后，單獨(dú)攪擾其中任意一個(gè)粒子，會不可避免地影響到另外一個(gè)粒子的性質(zhì)，盡管兩個(gè)粒子之間可能相隔很長一段距離，這種關(guān)聯(lián)現(xiàn)象被稱為量子糾纏。

在量子通信系統(tǒng)中，信息的發(fā)送方和接收方共享兩個(gè)存在糾纏關(guān)聯(lián)的光子。當(dāng)發(fā)送方將信息賦予一個(gè)光子時(shí)，接收方的糾纏光子就會幾乎同時(shí)發(fā)生一致的變化，瞬間完成信息的傳輸，從根本上杜絕了被竊聽、被截獲的可能。

量子通信在軍事、國防、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的潛在應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景，還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)、票據(jù)的電信、證券、保險(xiǎn)、銀行、工商等領(lǐng)域和部門。

量子力學(xué)基本原理范文第3篇

【關(guān)鍵詞】量子計(jì)算；量子計(jì)算機(jī)；量子算法；量子信息處理

1、引言

在人類剛剛跨入21山_紀(jì)的時(shí)刻，！日_界科技的重大突破之一就是量子計(jì)算機(jī)的誕生。德國科學(xué)家已在實(shí)驗(yàn)室研制成功5個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)，而美國LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行7個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)的試驗(yàn)。它預(yù)示著人類的信息處理技術(shù)將會再一次發(fā)生巨大的飛躍，而研究面向量子計(jì)算機(jī)以量子計(jì)算為基礎(chǔ)的量子信息處理技術(shù)已成為一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。

2、子計(jì)算的物理背景

任何計(jì)算裝置都是一個(gè)物理系統(tǒng)。量子計(jì)算機(jī)足根據(jù)物理系統(tǒng)的量子力學(xué)性質(zhì)和規(guī)律執(zhí)行計(jì)算任務(wù)的裝置。量子計(jì)算足以量子計(jì)算目L為背景的計(jì)算。是在量了力。4個(gè)公設(shè)（postulate）下做出的代數(shù)抽象。Feylllilitn認(rèn)為，量子足一種既不具有經(jīng)典耗子性，亦不具有經(jīng)典渡動(dòng)性的物理客體（例如光子）。亦有人將量子解釋為一種量，它反映了一些物理量（如軌道能級）的取值的離散性。其離散值之問的差值（未必為定值）定義為量子。按照量子力學(xué)原理，某些粒子存在若干離散的能量分布。稱為能級。而某個(gè)物理客體（如電子）在另一個(gè)客體（姻原子棱）的離散能級之間躍遷（transition。粒子在不同能量級分布中的能級轉(zhuǎn)移過程）時(shí)將會吸收或發(fā)出另一種物理客體（如光子），該物理客體所攜帶的能量的值恰好是發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級的差值。這使得物理“客體”和物理“量”之問產(chǎn)生了一個(gè)相互溝通和轉(zhuǎn)化的橋梁；愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)換關(guān)系也提示了物質(zhì)和能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統(tǒng)并可以相互轉(zhuǎn)化的。量子的某些獨(dú)特的性質(zhì)為量了計(jì)算的優(yōu)越性提供了基礎(chǔ)。

3、量子計(jì)算機(jī)的特征

量子計(jì)算機(jī)，首先是能實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的機(jī)器，是以原子量子態(tài)為記憶單元、開關(guān)電路和信息儲存形式，以量子動(dòng)力學(xué)演化為信息傳遞與加工基礎(chǔ)的量子通訊與量子計(jì)算，是指組成計(jì)算機(jī)硬件的各種元件達(dá)到原子級尺寸，其體積不到現(xiàn)在同類元件的1%。量子計(jì)算機(jī)是一物理系統(tǒng)，它能存儲和處理關(guān)于量子力學(xué)變量的信息。量子計(jì)算機(jī)遵從的基本原理是量子力學(xué)原理：量子力學(xué)變量的分立特性、態(tài)迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力學(xué)變量的分立特性使它們可以記錄信息：即能存儲、寫入、讀出信息，信息的一個(gè)量子位是一個(gè)二能級（或二態(tài)）系統(tǒng)，所以一個(gè)量子位可用一自旋為1/2的粒子來表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的兩個(gè)極化方向來表示0和1；或用一原子的基態(tài)代表0第一激發(fā)態(tài)代表1。就是說在量子計(jì)算機(jī)中，量子信息是存儲在單個(gè)的自旋’、光子或原子上的。對光子來說，可以利用Kerr非線性作用來轉(zhuǎn)動(dòng)一光束使之線性極化，以獲取寫入、讀出；對自旋來說，則是把電子（或核）置于磁場中，通過磁共振技術(shù)來獲取量子信息的讀出、寫入；而寫入和讀出一個(gè)原子存儲的信息位則是用一激光脈沖照射此原子來完成的。量子計(jì)算機(jī)使用兩個(gè)量子寄存器，第一個(gè)為輸入寄存器，第二個(gè)為輸出寄存器。函數(shù)的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實(shí)現(xiàn)。單量子位算符實(shí)現(xiàn)一個(gè)量子位的翻轉(zhuǎn)。兩量子位算符，其中一個(gè)是控制位，它確定在什么情況下目標(biāo)位才發(fā)生改變；另一個(gè)是目標(biāo)位，它確定目標(biāo)位如何改變；翻轉(zhuǎn)或相位移動(dòng)。還有多位量子邏輯門，種類很多。要說清楚量子計(jì)算，首先看經(jīng)典計(jì)算。經(jīng)典計(jì)算機(jī)從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進(jìn)行交換的機(jī)器，其算法由計(jì)算機(jī)的內(nèi)部邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)典計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn)：

a）其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是經(jīng)典信號，用量子力學(xué)的語言來描述，也即是：其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是某一力學(xué)量的本征態(tài)。如輸入二進(jìn)制序列0110110，用量子記號，即10110110>。所有的輸入態(tài)均相互正交。對經(jīng)典計(jì)算機(jī)不可能輸入如下疊加Cl10110110>+C2I1001001>。

b）經(jīng)典計(jì)算機(jī)內(nèi)部的每一步變換都將正交態(tài)演化為正交態(tài)，而一般的量子變換沒有這個(gè)性質(zhì)，因此，經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的變換（或計(jì)算）只對應(yīng)一類特殊集。

相應(yīng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的以上兩個(gè)限制，量子計(jì)算機(jī)分別作了推廣。量子計(jì)算機(jī)的輸入用一個(gè)具有有限能級的量子系統(tǒng)來描述，如二能級系統(tǒng)（稱為量子比特），量子計(jì)算機(jī)的變換（即量子計(jì)算）包括所有可能的幺正變換。因此量子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)為：

a）量子計(jì)算機(jī)的輸入態(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，其相互之間通常不正交；

b）量子計(jì)算機(jī)中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態(tài)之后，量子計(jì)算機(jī)對輸出態(tài)進(jìn)行一定的測量，給出計(jì)算結(jié)果。由此可見，量子計(jì)算對經(jīng)典計(jì)算作了極大的擴(kuò)充，經(jīng)典計(jì)算是一類特殊的量子計(jì)算。量子計(jì)算最本質(zhì)的特征為量子疊加性和相干性。量子計(jì)算機(jī)對每一個(gè)疊加分量實(shí)現(xiàn)的變換相當(dāng)于一種經(jīng)典計(jì)算，所有這些經(jīng)典計(jì)算同時(shí)完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計(jì)算的輸出結(jié)果。這種計(jì)算稱為量子并行計(jì)算，量子并行處理大大提高了量子計(jì)算機(jī)的效率，使得其可以完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法完成的工作，這是量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性之一。

4、量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

量子計(jì)算機(jī)驚人的運(yùn)算能使其能夠應(yīng)用于電子、航空、航人、人文、地質(zhì)、生物、材料等幾乎各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，尤其是信息領(lǐng)域更是迫切需要量子計(jì)算機(jī)來完成大量數(shù)據(jù)處理的工作。信息技術(shù)與量子計(jì)算必然走向結(jié)合，形成新興的量子信息處理技術(shù)。目前，在信息技術(shù)領(lǐng)域有許多理論上非常有效的信息處理方法和技術(shù)，由于運(yùn)算量龐大，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性差，不能滿足實(shí)際需要，因此制約了信息技術(shù)的發(fā)展。量子計(jì)算機(jī)自然成為繼續(xù)推動(dòng)計(jì)算速度提高，進(jìn)而引導(dǎo)各個(gè)學(xué)科全面進(jìn)步的有效途徑之一。在目前量子計(jì)算機(jī)還未進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的情況下，深入地研究量子算法是量子信息處理領(lǐng)域中的主要發(fā)展方向，其研究重點(diǎn)有以下三個(gè)方面；

（1）深刻領(lǐng)悟現(xiàn)有量子算法的木質(zhì)，從中提取能夠完成特定功能的量子算法模塊，用其代替經(jīng)典算法中的相應(yīng)部分，以便盡可能地減少現(xiàn)有算法的運(yùn)算量；

（2）以現(xiàn)有的量子算法為基礎(chǔ)，著手研究新型的應(yīng)用面更廣的信息處理量子算法；

（3）利用現(xiàn)有的計(jì)算條件，盡量模擬量子計(jì)算機(jī)的真實(shí)運(yùn)算環(huán)境，用來驗(yàn)證和開發(fā)新的算法。

5、量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用前景

目前經(jīng)典的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，解決很多難題。但依然存在一些難解問題，它們的計(jì)算需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和資源，以致在宇宙時(shí)間內(nèi)無法完成。量子計(jì)算研究的一個(gè)重要方向就是致力于這類問題的量子算法研究。量子計(jì)算機(jī)首先可用于因子分解。因子分解對于經(jīng)典計(jì)算機(jī)而言是難解問題，以至于它成為共鑰加密算法的理論基礎(chǔ)。按照Shor的量子算法，量子計(jì)算機(jī)能夠以多項(xiàng)式時(shí)間完成大數(shù)質(zhì)因子的分解。量子計(jì)算機(jī)還可用于數(shù)據(jù)庫的搜索。1996年，Grover發(fā)現(xiàn)了未加整理數(shù)據(jù)庫搜索的Grover迭代量子算法。使用這種算法，在量子計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)對未加整理數(shù)據(jù)庫Ⅳ的平方根量級加速搜索，而且用這種加速搜索有可能解決經(jīng)典上所謂的NP問題。量子計(jì)算機(jī)另一個(gè)重要的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)視覺，計(jì)算機(jī)視覺是一種通過二維圖像理解三維世界的結(jié)構(gòu)和特性的人工智能。計(jì)算機(jī)視覺的一個(gè)重要領(lǐng)域是圖像處理和模式識別。由于圖像包含的數(shù)據(jù)量很大，以致不得不對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。這種壓縮必然會損失一部分原始信息。

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量子力學(xué)基本原理范文第4篇

關(guān)鍵詞：應(yīng)用物理；課程體系；教學(xué)內(nèi)容；優(yōu)化整合

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0040-02

一、前言

物理學(xué)的基本原理滲透在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，被稱為自然哲學(xué)，已成為相關(guān)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和源泉。應(yīng)用物理專業(yè)是一個(gè)以物理學(xué)為基礎(chǔ)，以“應(yīng)用物理”為核心和特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)將物理學(xué)知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的專業(yè)，以培養(yǎng)既有一定物理理論知識，又有一定實(shí)驗(yàn)技能與工程技術(shù)的理工復(fù)合型人才為目標(biāo)的專業(yè)[1]?？墒悄壳霸S多高校的應(yīng)用物理專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)，其培養(yǎng)質(zhì)量令人堪憂，其中最迫切最重要的是應(yīng)該對應(yīng)用物理專業(yè)課程體系進(jìn)行大力合理改革，對其傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化重整。

二、應(yīng)用物理專業(yè)課程體系改革和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化重整的必要性和緊迫性

2007年2月17日教育部下發(fā)了《教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》。其中強(qiáng)調(diào)要深化教學(xué)內(nèi)容改革，建立與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相適應(yīng)的課程體系，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和科技進(jìn)步的需要，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，將新知識、新理論和新技術(shù)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中，為學(xué)生提供符合時(shí)代需要的課程體系和教學(xué)內(nèi)容。要采取各種措施，通過推進(jìn)學(xué)分制、降低必修課比例、加選修課比例、減少課堂講授時(shí)數(shù)等，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。

目前的應(yīng)用物理課程體系仍然主要由普通物理課程（包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)）、理論物理課程（包括理論力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)）以及固體物理學(xué)構(gòu)成。應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生經(jīng)過高中物理、普通物理和理論物理的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)許多課程內(nèi)容重復(fù)出現(xiàn)，以至于相當(dāng)一部分人認(rèn)為沒有多大差別，只是所用數(shù)學(xué)工具不同罷了，“高中用，普物用d，理物用”，這充分反映了應(yīng)用物理專業(yè)主干課程體系和教學(xué)內(nèi)容存在的嚴(yán)重問題[2]。即當(dāng)今的應(yīng)用物理專業(yè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容仍沒有跳出傳統(tǒng)物理學(xué)專業(yè)和物理教育專業(yè)的框架，課程體系僵化，過分強(qiáng)調(diào)“系統(tǒng)化”、“邏輯化”，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)和理論物理課程內(nèi)容重復(fù)而陳舊、占用課時(shí)過多。沒有體現(xiàn)物理世界的發(fā)展性，現(xiàn)代性、統(tǒng)一性以及各學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系、相互交叉、相互滲透。普遍存在“重經(jīng)典、輕現(xiàn)代、重理論、輕應(yīng)用”的弊端，反映現(xiàn)代科學(xué)和高新技術(shù)發(fā)展成果的課程和教學(xué)內(nèi)容太少，應(yīng)用物理專業(yè)的“應(yīng)用”特色體現(xiàn)不明顯，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、理論和實(shí)際相結(jié)合的能力較差，無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)用物理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)[3，4]。

“知識爆炸”時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中的作用越來越大，同時(shí)也產(chǎn)生了許多新興學(xué)科。教學(xué)內(nèi)容和課程體系是人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式的載體，是教育思想和教育觀念的直接體現(xiàn)，是提高人才培養(yǎng)效率和質(zhì)量的決定性因素[5]。因此培養(yǎng)應(yīng)用物理專業(yè)人才的教學(xué)內(nèi)容和課程體系理應(yīng)滿足新時(shí)期科技、經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求，所以改革現(xiàn)有課程體系，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效益已勢在必行，刻不容緩。

三、課程體系改革和教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合原則

課程體系的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容的選取要符合教學(xué)規(guī)律，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由現(xiàn)象到本質(zhì)，由簡單到復(fù)雜，同時(shí)注意到自然界是普遍聯(lián)系的，不人為割裂自然科學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系，理論和原理是經(jīng)典的，但應(yīng)用要是現(xiàn)代的，按照“少而精”的原則，對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容實(shí)行量的精選、壓縮與質(zhì)的提高。對現(xiàn)有的普通物理（包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、原子物理學(xué)）和理論物理（包括理論力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)）進(jìn)行優(yōu)化整合，絕不搞簡單縮減，重新設(shè)置課程體系，并對課程開設(shè)順序和時(shí)間做出科學(xué)合理的安排，同時(shí)注入現(xiàn)代化的教學(xué)內(nèi)容，將近代物理和科技發(fā)展的最新成果納入新的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)反映科學(xué)技術(shù)研究的新成果，使學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科發(fā)展前沿的新成就、新觀點(diǎn)、新動(dòng)向?？s減傳統(tǒng)課程門數(shù)及學(xué)時(shí)數(shù)，以便增開其它應(yīng)用物理課程及學(xué)時(shí)數(shù)。

四、課程體系改革思路和優(yōu)化整合的教學(xué)內(nèi)容

1.力學(xué)和理論力學(xué)優(yōu)化整合成力學(xué)理論。如今許多應(yīng)用物理專業(yè)第一學(xué)期就開設(shè)普通物理課程力學(xué)，到第五或第六學(xué)期再開設(shè)理論力學(xué)，而理論力學(xué)前面相當(dāng)大一部分是和力學(xué)內(nèi)容重復(fù)的，如質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)、質(zhì)點(diǎn)組運(yùn)動(dòng)學(xué)、質(zhì)點(diǎn)組力學(xué)、剛體力學(xué)等內(nèi)容重復(fù)量大，這不僅降低了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的興趣，且浪費(fèi)了很大一部分教學(xué)課時(shí)。同時(shí)力學(xué)課程要求采用微積分、矢量分析、微分方程等高等數(shù)學(xué)知識研究處理“變”的物理問題，這和學(xué)生剛開始接觸高等數(shù)學(xué)知識相矛盾，教師在授課時(shí)不得不降低要求講解，造成學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)理論性強(qiáng)的理論力學(xué)的難度增大，教學(xué)效果降低。因此打破原有力學(xué)和理論力學(xué)界限，將它們優(yōu)化重組成力學(xué)理論課程，刪除牛頓力學(xué)重復(fù)部分，去除相對論部分，將這部分移到電磁理論中講解，力學(xué)理論安排到大學(xué)第二學(xué)期開設(shè)，這時(shí)學(xué)生們的高等數(shù)學(xué)工具應(yīng)用較為熟練，已具備了處理“變”問題的科學(xué)思維方法和能力，有利于教學(xué)質(zhì)量的提高。精簡、優(yōu)化整合后的力學(xué)理論包括：質(zhì)點(diǎn)力學(xué)、剛體力學(xué)、非慣性系力學(xué)、振動(dòng)與波、連續(xù)體力學(xué)、虛功原理、拉格朗日方程、哈密頓正則方程、哈密頓原理、泊松括號與泊松定理、正則變換、哈密頓-雅可比理論、非線性力學(xué)簡介。力學(xué)理論課程既包括牛頓力學(xué)，又包括分析力學(xué)，將研究力學(xué)問題的方法有機(jī)辯證地聯(lián)系起來，物理概念清晰準(zhǔn)確，理論體系簡潔明了，兼顧了經(jīng)典與現(xiàn)代、基礎(chǔ)與前沿內(nèi)容，為后續(xù)理論課程的學(xué)習(xí)構(gòu)筑了橋梁和基礎(chǔ)。

2.熱學(xué)和熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)優(yōu)化整合成熱物理學(xué)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的熱力學(xué)部分和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)部分分別占總內(nèi)容的46%和54%。熱學(xué)課程中的熱力學(xué)定律部分和熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中熱力學(xué)部分內(nèi)容（溫度與平衡態(tài)、物態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律、功、熱容量與焓、理想氣體、熱力學(xué)第二定律、熵、卡諾定理等）重復(fù)率高達(dá)1/3[6]。在分子動(dòng)理論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)部分也有重復(fù)，如麥克斯韋速率分布律和速度分布律、玻耳茲曼分布律、能量按自由度均分定理、氣體內(nèi)的輸運(yùn)過程，所以將熱力學(xué)部分與熱學(xué)中的重復(fù)部分刪除，將這兩門課程進(jìn)行優(yōu)化整合，可以縮減約1/3的課時(shí)。優(yōu)化整合的主要思想是貫穿從宏觀到微觀，從單個(gè)質(zhì)點(diǎn)到大數(shù)量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)這一線索。在熱學(xué)部分介紹經(jīng)典熱學(xué)、熱學(xué)最新動(dòng)態(tài)、熱學(xué)在新科技中的應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)部分以系綜理論為主線，融宏觀與微觀理論于一體，立足于微觀量子理論，從等幾率原理出發(fā)，循序漸進(jìn)地闡明統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論導(dǎo)出熱力學(xué)基本定律，將統(tǒng)計(jì)物理學(xué)概念與宏觀熱現(xiàn)象相聯(lián)系和對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)熱現(xiàn)象的宏觀理論與微觀理論的有機(jī)融合。優(yōu)化整合后的熱物理學(xué)內(nèi)容包括：熱力學(xué)第零定律與溫度、狀態(tài)方程、氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本概念、氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率和能量的統(tǒng)計(jì)分布率、氣體輸運(yùn)過程、功、熱量、熱力學(xué)第一定律與內(nèi)能、熱力學(xué)第二定律與熵、固體和液體、相變、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)基本原理、孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、熱力學(xué)函數(shù)及其應(yīng)用、氣體性質(zhì)、開放系統(tǒng)、量子統(tǒng)計(jì)理論、漲落理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理。

3.電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)優(yōu)化整合為電磁理論。電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)都是研究電磁場基本性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其與帶電物質(zhì)之間的相互作用。電磁學(xué)側(cè)重于電磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究，從對電磁現(xiàn)象的研究中歸納出電磁學(xué)的基本規(guī)律，而電動(dòng)力學(xué)側(cè)重于理論研究，以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎(chǔ)，研究靜態(tài)、時(shí)變態(tài)條件下電磁場的空間分布和運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，以及帶電粒子與電磁場的相互作用等問題?？紤]到電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)在內(nèi)容上是相互統(tǒng)一，相互滲透的，可以將它們優(yōu)化整合成電磁理論課程，將電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容適當(dāng)貫通，既分層次，又平滑過渡，避免不必要的重復(fù)。具體如下：由庫侖定律引出電場、電場強(qiáng)度的定義，電通量、高斯定理及場強(qiáng)的計(jì)算，由電場力作功的特點(diǎn)引出環(huán)路定理、電勢、電勢的計(jì)算；由畢奧-薩伐爾定律引出穩(wěn)恒磁場的計(jì)算、環(huán)流和旋度、散度；由電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系引出真空中的泊松方程與拉普拉斯方程；介紹介質(zhì)的電磁性質(zhì)、場與介質(zhì)的相互作用、靜電場邊值關(guān)系與唯一性定理，運(yùn)用泊松方程與拉普拉斯方程計(jì)算真空與介質(zhì)中的場強(qiáng)與電荷分布，介紹靜電場分離變量法、鏡像法；由穩(wěn)恒電流導(dǎo)出靜磁場，由電場中的標(biāo)勢引出矢勢、磁標(biāo)勢；對電磁感應(yīng)、麥克斯韋方程組、電磁波輻射與傳播、狹義相對論均單獨(dú)設(shè)章節(jié)介紹。對超導(dǎo)、等離子體、巨磁電阻等做簡要介紹，豐富理論與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，電路和交流電內(nèi)容放電工學(xué)課程中講解。

4.原子物理學(xué)和量子力學(xué)優(yōu)化整合為近代物理學(xué)。原子物理學(xué)側(cè)重于原子光譜實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋、物理思想和物理模型的建立，量子力學(xué)是在對原子光譜研究的基礎(chǔ)上發(fā)展建立起來的理論體系，側(cè)重于微觀本質(zhì)，理論性強(qiáng)。原子物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究促進(jìn)量子力學(xué)的不斷發(fā)展，它們聯(lián)系緊密，相互促進(jìn)，其研究對象存在重復(fù)，導(dǎo)致目前許多原子物理學(xué)教材中的量子力學(xué)導(dǎo)論部分內(nèi)容和量子力學(xué)教材存在大量重復(fù)，如玻爾氫原子理論、波粒二象性、不確定性原理、波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋、薛定諤方程、平均值計(jì)算、氫原子薛定諤方程解、康普頓散射效應(yīng)、堿金屬原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)、塞曼效應(yīng)等。因此必須對這兩門課程進(jìn)行優(yōu)化整合，形成新的知識結(jié)構(gòu)體系，其思路是：通過對原子現(xiàn)象的發(fā)掘，引出其量子力學(xué)的理論本質(zhì)，同時(shí)通過量子力學(xué)理論的建立和運(yùn)用，來研究原子等微觀體系的特性。優(yōu)化整合后的基本內(nèi)容為：經(jīng)典物理遇到的困難、玻爾氫原子理論、狀態(tài)與薛定諤方程、力學(xué)量與算符、中心力場、電磁場中粒子的運(yùn)動(dòng)、矩陣力學(xué)、微擾理論、電子自旋、多電子原子、外場中的原子、多體問題、分子結(jié)構(gòu)和能譜、散射。這樣優(yōu)化整合后課程所需學(xué)時(shí)會比優(yōu)化整合前大大減少。

五、整合后專業(yè)課程的開設(shè)時(shí)間安排

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律、應(yīng)用物理專業(yè)課程之間的關(guān)聯(lián)，優(yōu)化整合后的課程開設(shè)順序可以這樣安排：大學(xué)一年級注重增加高等數(shù)學(xué)教學(xué)課時(shí)，將高等數(shù)學(xué)進(jìn)度盡量前推，大學(xué)第二學(xué)期開設(shè)力學(xué)理論、第三學(xué)期開設(shè)光學(xué)和電磁理論，同時(shí)開設(shè)數(shù)學(xué)物理方法為后續(xù)課程做好準(zhǔn)備，第四學(xué)期開設(shè)近代物理學(xué)，第五（或四）學(xué)期開設(shè)熱物理。這樣的調(diào)整安排能留出更多時(shí)間來開設(shè)其他應(yīng)用物理專業(yè)課程，有利于學(xué)生的就業(yè)或繼續(xù)深造。

六、教學(xué)改革的預(yù)期效果

1.重構(gòu)應(yīng)用物理主干課程體系，避免了基礎(chǔ)課程和理論課程教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，縮減課程科目，節(jié)省大量課時(shí)，將會大大提高教學(xué)效率。為應(yīng)用物理課程的開設(shè)、選修課的開設(shè)及學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供了時(shí)間條件，突出了應(yīng)用物理、技術(shù)課程的地位和專業(yè)特色。

2.為應(yīng)用物理培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)合格的應(yīng)用物理人才提供了可靠保障，課程體系的改革和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化重整適應(yīng)和滿足社會發(fā)展和科技前沿的需求。教學(xué)內(nèi)容富有現(xiàn)代性，開放性，滲透新的教學(xué)內(nèi)容和思想，使應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生在理論與實(shí)踐技術(shù)方面具有復(fù)合型的知識結(jié)構(gòu)，為他們今后的創(chuàng)新發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王蜀霞，王新強(qiáng).應(yīng)用物理專業(yè)課程體系改革實(shí)踐[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2001，7（05）.

[2]陳波.應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)《熱學(xué)》與《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程整合之初探[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2004，24（01）.

[3]富笑男，劉琨.應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐[J].鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2009，28（04）.

[4]石東平，龍曉霞，程正富，代武春，楊守良.物理學(xué)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系改革探索與研究[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，28（06）.

[5]陳波.應(yīng)用物理專業(yè)物理類基礎(chǔ)課的課程體系改革之探討[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2004，24（03）.

量子力學(xué)基本原理范文第5篇

材料的計(jì)算模擬方法介紹

材料的計(jì)算模擬研究是近年來飛速發(fā)展的一門新興學(xué)科和交叉學(xué)科．它綜合凝聚態(tài)物理學(xué)、理論化學(xué)、材料物理學(xué)和計(jì)算機(jī)算法等多個(gè)相關(guān)學(xué)科．它的目的是利用現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)，模擬材料的各種物理化學(xué)性質(zhì)，深入理解材料從微觀到宏觀多個(gè)尺度的各類現(xiàn)象與性能，并對材料的結(jié)構(gòu)和物性進(jìn)行理論預(yù)言，從而達(dá)到設(shè)計(jì)和開發(fā)新材料的目的．材料的多尺度計(jì)算模擬方法主要有以下幾種:

(1)第一性原理計(jì)算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法是目前研究微觀電子結(jié)構(gòu)最主要的理論方法．第一性原理計(jì)算方法只用到普朗克常數(shù)(h)，玻爾茲曼常數(shù)(kB)，光速(c)，電子靜態(tài)質(zhì)量(m0)和電子電荷電量(e)這5個(gè)基本物理變量和研究體系的基本結(jié)構(gòu)．從量子力學(xué)出發(fā)，通過數(shù)值求解薛定諤方程，計(jì)算材料的物理性質(zhì)．在密度泛函理論，局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)框架下的計(jì)算已廣泛應(yīng)用于第一性原理的電子結(jié)構(gòu)研究中，并已經(jīng)取得很大的成功．結(jié)合一些能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法，對于半導(dǎo)體和一些金屬基態(tài)性質(zhì)，如晶格常數(shù)，晶體結(jié)合能，晶體力學(xué)性質(zhì)都能夠給出與實(shí)驗(yàn)符合得很好的結(jié)果，同時(shí)能夠比較精確地描述很多體系的電子結(jié)構(gòu)(如能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、電荷密度、差分電荷密度和鍵布局等)、光學(xué)性質(zhì)(介電函數(shù)、復(fù)折射率、光吸收系數(shù)、反射光譜及光電導(dǎo)等)和磁性質(zhì)，從微觀理論角度分析和揭示材料物理性質(zhì)的起源，使實(shí)驗(yàn)者主動(dòng)對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的控制，以便按照需求制備新材料．

(2)分子動(dòng)力學(xué)方法(MolecularDynamicsMethods)分子動(dòng)力學(xué)是一種確定性方法，是按照該體系內(nèi)部的內(nèi)稟動(dòng)力學(xué)規(guī)律來確定位形的轉(zhuǎn)變，跟蹤系統(tǒng)中每個(gè)粒子的個(gè)體運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律，給出微觀量(分子的坐標(biāo)、速度)與宏觀可觀測量(壓力、溫度、比熱容、彈性模量等)的關(guān)系來研究材料性能的一種方法[5]．分子動(dòng)力學(xué)方法首先需要建立系統(tǒng)內(nèi)一組分子的運(yùn)動(dòng)方程，通過求解所有分子的運(yùn)動(dòng)方程，來研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過程．對于這種多體問題的嚴(yán)格求解，需要建立并求解體系的薛定諤方程．根據(jù)波恩－奧本海默近似，將電子的運(yùn)動(dòng)與原子核的運(yùn)動(dòng)分開來處理，電子的運(yùn)動(dòng)利用量子力學(xué)的方法處理，而原子核的運(yùn)動(dòng)則使用經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方法處理．此時(shí)原子核的運(yùn)動(dòng)滿足經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，用牛頓定律來描述，這對于大多數(shù)材料來說是一個(gè)很好的近似．只有處理一些較輕的原子和分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)頻率γ滿足hγ＞kBT時(shí)，才需要考慮量子效應(yīng)．

(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在簡單的理論準(zhǔn)則基礎(chǔ)上(如簡單的物質(zhì)與物質(zhì)或者物質(zhì)與環(huán)境相互作用)，采用反復(fù)隨機(jī)抽樣的手段，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問題．該方法采用隨機(jī)抽樣的手法，可以模擬對象的概率與統(tǒng)計(jì)的問題．通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)母怕誓Ｐ?，該方法還可以解決確定性問題，如定積分等．隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，蒙特卡洛方法已在材料、固體物理、應(yīng)用物理、化學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]．蒙特卡洛方法可以通過隨機(jī)抽樣的方法模擬材料構(gòu)成基本粒子原子和分子的狀態(tài)，省去量子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，可以模擬很大的體系．結(jié)合統(tǒng)計(jì)物理的方法，蒙特卡洛方法能夠建立基本粒子的狀態(tài)與材料宏觀性能的關(guān)系，是研究材料性能及其影響因素的本質(zhì)的重要手段．

材料專業(yè)引入計(jì)算模擬教學(xué)的探索

材料計(jì)算的目的在于理解和發(fā)現(xiàn)新的材料性能及其物理本質(zhì)．計(jì)算已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)和形式理論一樣成為材料研究的3大支柱之一．為學(xué)生將來能夠有更高的起點(diǎn)研究材料科學(xué)，適應(yīng)新形勢下材料研究方法，培養(yǎng)具有寬廣材料科學(xué)基礎(chǔ)，掌握材料現(xiàn)代研究手段的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的材料科學(xué)專業(yè)人才．我們在本科教學(xué)階段就應(yīng)該有計(jì)劃的引入和加強(qiáng)計(jì)算模擬方法的教學(xué)．采用的教學(xué)形式可以結(jié)合實(shí)際情況，靈活的應(yīng)用．近年來我們采取的教學(xué)方式主要有以下3種方式:(1)開設(shè)計(jì)算材料學(xué)類課程在2006年物理與電子信息學(xué)院材料物理與化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案中已經(jīng)確定《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》課程為專業(yè)選修課程，學(xué)時(shí)分別為36學(xué)時(shí)和54學(xué)時(shí)．《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》課程偏重實(shí)踐教學(xué)，通過上機(jī)操作學(xué)習(xí)計(jì)算軟件的基本原理和使用方法．主要教學(xué)內(nèi)容包括:材料學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用;材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型;材料科學(xué)研究中常用的數(shù)值分析方法;材料科學(xué)研究中主要物理場的數(shù)值模擬;材料科學(xué)與行為工藝的計(jì)算機(jī)模擬;材料數(shù)據(jù)庫和新材料、新合金的設(shè)計(jì);材料加工過程的計(jì)算機(jī)控制;計(jì)算機(jī)在材料檢測中的應(yīng)用;材料研究科學(xué)中的數(shù)據(jù)和圖像處理;互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用等9部分內(nèi)容，基本涵蓋當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)研究中應(yīng)用的各個(gè)方面．《計(jì)算物理》課程則以理論教學(xué)為主，偏重物理基本原理的介紹．主要教學(xué)內(nèi)容包括:計(jì)算物理學(xué)發(fā)展的最新狀況;蒙特卡洛方法及其若干應(yīng)用;有限差分方法;分子動(dòng)力學(xué)方法;密度泛函理論;計(jì)算機(jī)代數(shù);高性能計(jì)算和并行算法等8部分內(nèi)容．計(jì)算材料類課程的開設(shè)注重理論和實(shí)踐并重的原則，在講解基本原理的同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手上機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，因此，經(jīng)過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步具備利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行材料模擬的能力．部分選修計(jì)算材料類課程的同學(xué)在學(xué)習(xí)中對計(jì)算模擬產(chǎn)生了極大的興趣，在大四時(shí)選擇材料計(jì)算相關(guān)課題作為本科畢業(yè)論文選題．例如，08屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnS摻雜Cu光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究》和《布朗運(yùn)動(dòng)的蒙特卡洛模擬》，09屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnO電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究》，11屆學(xué)生的畢業(yè)論文《晶格熱容的理論計(jì)算》和《簡立方晶體結(jié)構(gòu)能量分布的理論模擬》等均為材料計(jì)算和模擬相關(guān)課題，并且有多人的畢業(yè)論文被評為優(yōu)秀畢業(yè)論文．個(gè)別優(yōu)秀的學(xué)生讀研后繼續(xù)從事材料的計(jì)算模擬相關(guān)研究．通過幾年的教學(xué)實(shí)踐，計(jì)算材料相關(guān)課程的開設(shè)對于擴(kuò)大學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的理論分析能力有極大地幫助．(2)在材料相關(guān)的理論課程中加入計(jì)算模擬方法介紹雖然已經(jīng)在材料專業(yè)開設(shè)《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》等材料計(jì)算相關(guān)的課程，但這兩門課均為專業(yè)選修課，只有選修相關(guān)課程的學(xué)生才能得到相應(yīng)的計(jì)算模擬培訓(xùn)，受眾面還比較窄．因此，為使更多的學(xué)生了解到材料模擬計(jì)算的相關(guān)理論和知識，在材料專業(yè)主干課的教學(xué)中也適時(shí)地加入相關(guān)的計(jì)算模擬方法的介紹，從而擴(kuò)大計(jì)算模擬知識的普及面．例如，在《固體物理》課程中，當(dāng)講解到能帶理論一章時(shí)，我們會在本章結(jié)束時(shí)，加入一次課，著重介紹基于第一性原理的平面波贗勢計(jì)算方法計(jì)算材料的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度等以及第一性原理計(jì)算的常用軟件(CASTEP、VASP等)．一方面，對學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識加以直觀化和適度的擴(kuò)展，另一方面也進(jìn)一步普及第一性原理計(jì)算的相關(guān)知識．在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中講解到相平衡與相圖一章時(shí)，我們會在本章內(nèi)容結(jié)束后介紹相圖計(jì)算近年來的發(fā)展現(xiàn)狀，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)計(jì)算方法、熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的結(jié)合、第一性原理與相圖計(jì)算方法的結(jié)合，并簡要介紹今后相圖計(jì)算可能的發(fā)展方向[7]．在晶體缺陷內(nèi)容的教學(xué)中，穿插介紹利用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算面心立方金屬空位和間隙原子點(diǎn)缺陷的形成能的方法．通過在課程教學(xué)中穿插入計(jì)算模擬方法的介紹，一方面也加深了學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解，另一方面開闊了學(xué)生的眼界．(3)舉辦計(jì)算模擬相關(guān)的學(xué)術(shù)講座．自從2009年以來，物理與電子信息學(xué)院從事計(jì)算模擬研究的教師每學(xué)期都結(jié)合自身的科研情況舉辦面向全院學(xué)生的學(xué)術(shù)講座．例如在2011至2012學(xué)年第二學(xué)期，我們舉辦兩場學(xué)術(shù)講座，分別是《氧化鋅晶體及其摻雜的第一性原理研究》以及《可見光響應(yīng)半導(dǎo)體光催化材料的結(jié)構(gòu)和能帶設(shè)計(jì)》，教師在講座中介紹自己的科研情況，同時(shí)也使學(xué)生了解到如何把學(xué)到的計(jì)算模擬知識應(yīng)用到科研實(shí)踐中去，讓學(xué)生體會到如何利用計(jì)算模擬預(yù)測材料的物理性質(zhì)以及指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)的研究方式，提高學(xué)生自覺學(xué)習(xí)計(jì)算模擬方法的積極性．

結(jié)束語