「近代物理」 二十一世纪科技的基石.pptVIP

「近代物理」   二十一世紀科技的基石 成大基礎課程教學改進之研究 物理類課程：近代物理 “When we get to the very, very small world---say circuits of seven atoms---we have a lot of new things that would happen that represent completely new opportunities for design. Atoms on a small scale behave like nothing on a large scale, for they satisfy the laws of quantum mechanics. So, as we go down and fiddle around with the atoms down there, we are working with different laws, and we can expect to do different things. We can manufacture in different ways. We can use, not just circuits, but some system involving the quantized energy levels, or the interactions of quantized spins, etc.” 物理學分支 基礎理論 力學 | 電磁學 | 熱力學 | 光學 | 古典力學 | 統計力學 | 電動力學 | 相對論 | 量子力學 | 原子物理學| 固體物理學 | 量子場論 | 量子電動力學 | 廣義相對論 … 研究領域 凝聚態物理學 | 量子光學 | 介觀物理學 | 原子核物理學 | 粒子物理學 | 量子色動力學 | 量子重力理論 … 交叉和應用研究領域 非線性物理學 | 生物物理學 | 材料物理學 | 天體物理學 | 計算物理學 |量子資訊科學 … 近代物理課程改進之研究 : 一、近代物理課程概要。 二、近代物理課程國內外教材、教學分析。 三、近代物理課程教學重點與困難。 四、近代物理課程教學改進與建議。 一、近代物理課程概要: Einstein的狹義相對論。 早期的量子論，即Planck的黑體輻射量子假設， Einstein 的光電效應及Bohr的原子結構模型。 二十世紀二十年代發展起來的量子力學架構，包括de Broglie的波粒二象性，Schr?dinger波動力學，Heisenberg的測不準關係，Dirac的正則量子化，氫原子的量子理論，電子自旋概念及Pauli不相容原理。 二十世紀三十至四十年代發展起來的量子理論的運用，包括以原子結構為基礎的原子與分子物理學，含能帶理論的固態物理，原子核物理及基本粒子的初步了解，及相應的統計物理，也稍微涉及五十年代後發展的超導體物理、雷射物理、半導體物理等一些基礎知識。 近代物理範圍 : 以十年為一代，近代物理包括： 當代 「2000～present」: 物理學的主要成就有待定名。 最近代「1990～2000」: 當屬量子資訊科學 (quantum information science) (有人稱之為後量子時代) 及在超冷超快條件下通過操控原子與光所產生的新穎量子物質(quantum matters)。 次近代「1980～1990」: 奈米科技的興起所導致的介觀物理(mesoscopic physics)，因高溫超導的發現而引發的強關聯電子體系 (strong correlated electron systems)，及至今還未解決的量子引力 (quantum gravity) 問題的研究。 「1970～1980」: 重整化群理論 (renormalization group) 及強相互作用理論 (strong interaction theory-QCD) 的建立導致對物質結構的深層認識以及以能量標度 (energy scale) 來統合各物質層次的物理現象。 「1960～1970」: 粒子物理 (particle physics) 及凝態物理(condensed matter physics) 的發展，量子光學 (quantum optics)的建立及非線性物理的開發。 「1950～1960」: 自然界基本對稱性 (symmetry) 的探索及非平衡態量子統計物理 (non-equilibrium quantum statistics) 的建立。 近代物理範圍 : 前近代: 「1940～1950」: 以QED為基礎的量子場論 (quantum fi