量子场论 课程教学大纲
量子场论课程教学大纲
量子场论课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：量子场论所属专业：理论物理课程性质：专业课学时：72学分：4（二）课程简介、目标与任务；近一个世纪以来，量子场论一直是了解微观世界的重要工具，是粒子物理的重要理论基础，并已广泛应用于微观物理其他领域。
场的量子化解释了场与粒子之间的内在联系，而量子场论合理地描述了粒子的产生、湮灭，及其相互转化现象。
上世纪五十年代初建立的体系完整的量子电动力学（QED），是关于带电粒子、光子及其相互作用的量子场论，是U(1)的阿贝尔规范场理论。
光子的辐射与吸收、光电效应、Compton 散射，特别是氢原子的Lamb移动、电子磁矩的计算与实验的精确符合等，足以说明量子电动力学的正确性。
此外，量子电动力学中建立的重整化理论也是成功的。
弱电统一理论克服了过去四个费米子直接相互作用理论不能重整化的困难；预言了中性流并得到严格的实验支持；中微子、反中微子与核子和电子碰撞等过程与实验符合得很好。
在强相互作用领域，上世纪七十年代发展和建立的量子色动力学（QCD）是SU(3)非阿贝尔规范理论，它是1954年杨振宁建立的SU(2)非阿贝尔规范理论的推广。
由量子色动力学探讨核子之间相互作用的严格理论目前尚未解决。
基本粒子之间的电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用都是由规范理论建立起来的，三种相互作用是由三类规范玻色子传递的。
量子场论就是研究以三代轻子和三代夸克作为基本粒子，以强子夸克模型和弱电统一理论与量子色动力学为基础的标准模型。
量子场论(一)主要研究量子电动力学。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；分析力学、电动力学、量子力学（四）教材与主要参考书。
量子场论，段一士，高等教育出版社，2015年二、课程内容与安排第一章绪论（4学时）1.1 组成物质的基本粒子,轻子和夸克1.2 量子场论、规范场论和规范玻色子1.3 自然单位经典场论（20学时）2.1 广义洛伦兹变换2.2 张量2.3 标量场方程2.4 矢量场方程2.5 γ矩阵2.6 旋量(四元旋量)2.7 旋量场方程2.8 二分量中微子理论2.9 单位旋量的一些性质和正反粒子投影算符2.10 场论中的Lagrange原理2.11 经典场论中的广义守恒定理、Noether定理2.12 能量动量张量和能量动量守恒2.13 角动量张量与角动量守恒2.14 电流密度矢量和电荷守恒定律第三章自由场量子化（24学时）3.1 二次量子化的基础和量子场论的基本假设3.2 Schrodinger表象和Heisenberg表象3.4 实标量场量子化3.5 复标量场量子化3.6 矢量场量子化3.7 旋量场量子化3.8 场方程的Green函数和Feynman函数3.9 N 乘积, P 乘积和T 乘积第四章场的相互作用与S矩阵（24学时）4.1 场的相互作用拉格朗日函数4.2 场在相互作用情况下的运动方程与相互作用哈密顿4.3 相互作用表象4.4 U(t, t_0) 矩阵和它的4.5 S矩阵的定义和它在量子电动力学中的形式4.6 T乘积展开的Wick定理和S矩阵的展开式4.7 S矩阵的Feynman图解4.8 Furry关于电子封闭内线的定理4.9 S矩阵的矩阵元4.10 S矩阵元的动量表象4.11 基本粒子反应几率和截面4.12 光子或电子的自旋状态的求和与平均的公式4.13 在非相对论情况下的Rutherford散射问题4.14 光子和电子的散射(Compton效应)4.15 正负电子对湮灭为两个光子4.16 高能电子对撞反应4.17 μ粒子衰变（一）教学方法与学时分配教学方法以讲授为主。
《量子场论》研究课程教学大纲
研究生课程教学大纲课程名称：量子场论Quantum Field Theory 课程编号：7093008开课单位：理学院开课学期：1或2课内学时：32学分：2适用学科专业及层次：物理学学术硕士预修课程：高等量子力学、群论任课教师：一、课程性质、学习目标及要求本课程是专业选修课。
本课程以大学本科《量子力学》和研究生《群论》等课程为先修课程。
本课程通过算符语言和正则量子化形式系统地阐述了量子场论的基本原理和方法，内容包括：Poincare不变的经典场论的一般论述，自由场和相互作用场的量子化，S矩阵和微扰论，Feynman图技术及其物理应用等。
本课程的主要目的是在本科量子力学的基础上将学生对量子理论的认识提高一步，认识到微观世界的基本相互作用形式，使学生能够顺利地阅读有关文献及从事相关基础性研究。
二、课程内容与学时分配第1章场的基本理论（10学时）第1节拉格朗日矢量第2节诺特定理第3节能动量守恒第4节自由粒子动量展开态第5节玻色子的量子化条件第6节算符的物理含义第7节真空中的传播子（Green函数）第8节Feynman传播子第2章Dirac场（8学时）第1节Lorentz不变的Dirac方程第2节Dirac方程的解——自旋1/2费米子第3节自由Dirac场的守恒流第4节费米子的量子化条件第5节费米子的Feynman传播子第6节Dirac场的CPT变换第3章量子场论中的相互作用（8学时）第1节定域相互作用第2节相互作用真空中的Feynman传播子（关联函数）的微扰展开第3节费曼图第4节散射截面和S-矩阵元第5节从费曼图计算S-矩阵元——费曼规则第6节量子电动力学的费曼规则第4章量子电动力学基本过程（6学时）第1节e+e-→μ+μ-第2节e+e-→μ+μ-低能极限第3节交叉对称性第4节康普顿散射三、教学方式及要求教学方式以讲授为主，辅助讨论，要求学生及时预习、认真听讲、在课堂上有问题及时举手发言，并当堂讨论分析。
量子场论教学教案
汇报人：XX
单击输入目录标题 教学目标 教学内容 教学方法 教学安排 教学评估
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教学目标
理解量子场论的基本概念
掌握量子场论的基本概念和原 理
理解场的概念和量子化过程
了解粒子与场的相互作用和演 化
掌握量子场论在物理中的应用 和意义
掌握量子场论的基本原理
理解量子场论的 基本概念和原理
教学方法
理论讲解与实例分析相结合
教学方法：通过理论讲解使学生掌握基本概念和原理，再通过实例分析加深理解。 目的：帮助学生更好地理解抽象的量子场论知识，提高分析和解决问题的能力。 实例选择：选择具有代表性的实例，涉及不同的应用场景和问题类型。 互动与讨论：鼓励学生参与实例分析的讨论，提出自己的见解和疑问，促进课堂互动。
课后作业：提供相关习题和思考题，帮助学生巩固所学知识
自主学习：引导学生自主探索量子场论的相关知识和前沿动态，培养其自 主学习和创新能力
拓展阅读：推荐相关学术文献和教材，引导学生深入学习和研究
互动交流：鼓励学生与老师和同学进行交流和讨论，促进知识共享和思想 碰撞
教学安排
课时分配与教学进度
课时分配：根据 教学内容和学生 实际情况，将总 课时分配给各个 章节和知识点。
课堂测验：通过课堂测验的形式，检查学生对所学知识的掌握程度，促进课堂互动
课后作业的布置与批改
布置作业：根据课堂内容，布置适当的课后作业，帮助学生巩固所学知识。
批改作业：对学生的课后作业进行认真批改，指出错误和不足之处，给出正确的解答和 改进建议。 作业反馈：及时将批改结果反馈给学生，让学生了解自己的学习状况，以便更好地进行 后续学习。
量子场论的基本假设和原理
假设：量子场是连续的、不可分割的整体 原理：量子场论中的物理规律由场方程和边界条件决定 原理：量子场论中的物理量是可观测的，且具有明确的物理意义 原理：量子场论中的物理量具有相对性，与参考系的选择有关
研究生学位课——高等量子力学教学大纲
§8-3 路径积分的计算方法
第九章 量子力学新进展
§9-1 Which-Way实验
§9-2 EPR佯谬及其实验检验
§9-3 量子态的隐形传输
§9-4 量子光学初步
3、实践性环节
部分内容（如角动量理论）要求学生能够与小型的研究课题结合起来，在学习基本理
§3-3 球谐函数加法定理
§3-4 D函数作为欧拉角的函数
第四章 不可约张量算符
§4-1 不可约张量算符的定义及其代数运算规则
§4-2 不可约张量算符的实例
§4-3 Wigner-Eckart定理
§4-4 一阶张量投影定理
第五章 二次量子化方法
§5-1 中心场近似
论的同时，接受科研训练。
4、本课程学习的基本要求
通过本课程的学习，要求学生深刻理解对称性在现代物理学中的重要性，熟练掌握量
子力学中的对称性，对称性与守恒律的关系，对称性的应用；熟练掌握角动量理论、D函数的性质、不可约张量算符的有关理论及其应用；熟练掌握二次量子化方法及其应用；初步掌握相对论量子力学的基本方程、方程的协变性和简单问题的解；初步掌握路径积分的基本思想和计算方法；了解量子力学的最新进展。
[ 13 ] J. D. Bjorken and S. D. Drell, Relativistic Quantum Mechanics, Mc Graw-Hill Book
Company, 1964. （《相对论量子力学》，纪哲锐，苏大春译，科学出版社，1984）
[ 14 ] R. P. Feynman and A. R. Hibbs, Quantum Mechanics and Path Integrals,
《量子力学》课程教学大纲
《量子力学》课程教学大纲课程编号: 11122616课程名称：量子力学英文名称： Quantum Mechanics课程类型: 专业核心课总学时： 72 讲课学时： 72 实验学时：0学分： 5适用对象: 物理专业本科学生先修课程：高等数学、线性代数、原子物理学、数学物理方法、理论力学、电动力学等课程执笔人：李淑红审定人：孙长勇一、课程性质、目的和任务量子力学是物理专业的一门重要的专业基础理论课。
该课程是研究微观粒子运动规律的基础理论。
该课程的主要目的和任务：1、使学生了解微观粒子的运动规律，初步掌握量子力学的基本原理和处理具体问题的一些重要基本方法，为进一步学习和今后从事教学和科学研究打下必要的基础；2、使学生适当地了解量子力学在现代物理学中的应用和新进展，深化和扩大学生在普通物理学(特别是原子物理学)中所学过的有关内容，以适应现代物理学发展的状况和今后教学及科研工作的需要。
二、课程教学和教改基本要求量子力学是20世纪二十年代人们在总结了大量实验事实和旧量子论的基础上，通过一代物理学家的共同努力而建立起来的；它的基本概念除了与经典力学不同之外，还视量子力学的各种表述形式的不同而各异。
根据本课程的特点和计划学时，编制了适合学生水平的PPT教学课件，采用多媒体教学，增加课时容量；同时，注意到学生的接受情况，把传统教学和多媒体教学的优点结合起来，利用启发式教学方法；教学过程中介绍一些相关的前沿科研内容和动向，扩大学生的知识面，从而激发学生的学习兴趣。
通过课堂教学、自学、作业等环节使学生掌握所学内容，提高分析、归纳、推理的能力，为以后从事现代物理学研究打下坚实的理论基础。
三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容按照教育部颁布的量子力学教学大纲，本课程总学时为72学时，本大纲安排课堂讲授66学时，习题课6学时。
下面大纲中加带“*”号的为选讲内容，在教学过程中可视具体情况和总学时的多少，略讲或不讲，而以学生自学为主。
2.1-《量子场论》
《物理学研究生核心课程指南》编写提纲课程名称：量子场论I课程编码：一、课程概述【课程概况及在本学科类别研究生课程体系中的地位和作用】本课程主要讲述相对论性量子场论的基础内容，主要涉及标量、旋量和电磁场的正则量子化、有相互作用的量子场论微扰论的理论框架、量子电动力学(QED)的基本(树图)过程、QED过程的辐射修正（一圈过程）以及正规化、重整化步骤的介绍。
本课程是后面研究粒子物理理论的基础。
二、先修课程【学习本课程之前应具备的基础知识】量子力学、电动力学三、课程目标【修完本门课程后能够掌握的知识，具备的能力等】使同学了解量子场论的基本语言并掌握QED树图基本过程的计算规则。
初步学会量子场论中的正规化、重整化。
四、适用对象【适用于博士研究生或硕士研究生或博士和硕士研究生；如本课程主要适用于该一级学科的部分学科方向，也请注明】主要面对粒子物理、核物理、理论物理，凝聚态物理等方向的一年级的研究生。
其他方向的研究生有需要了解的QED知识的同学也可选修。
五、授课方式【课程主要采用的教学方式和教学方法，要充分利用现代信息技术，体现传承与创新相结合】以传统授课为主，附加以电子课件，和组织研究讨论课。
六、课程内容【详细描述该课程主要内容，重点、难点等】分为以下章节：第一章：洛伦兹对称性与相对论性场的作用量（洛伦兹群的表示、标量场、外尔、马约拉纳和狄拉克旋量场、矢量场）第二章：自由场的正则量子化（标量场、旋量场、电磁场）第三章：有相互作用的量子场与费曼图（相互作用表象、编时格林函数的微扰展开、Wick定理、费曼图与费曼规则、散射截面与S 矩阵、LSZ约化公式、S矩阵元及其费曼图表示）第四章：量子电动力学的基本过程（正负电子到正负mu子散射、Bahbha散射和Moeller散射、康普顿散射）第五章：量子电动力学的一圈过程（电子自能、光子自能、电子顶点函数、QED的一圈结构和重整化、量子电动力学Ward恒等式在重整化中的应用）七、考核要求【本课程的考核方式、考核标准等】考核综合平时作业以及期末考核，期末考核可采用口试，闭卷笔试或者部分闭卷笔试部分开卷作业等形式。
《量子力学》课程教学大纲
《量子力学》课程教学大纲第一篇：《量子力学》课程教学大纲《量子力学》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：量子力学所属专业：物理学专业课程性质：专业基础课学分：4（二）课程简介、目标与任务；课程简介：量子理论是20世纪物理学取得的两个（相对论和量子理论）最伟大的进展之一，以研究微观物质运动规律为基本出发点建立的量子理论开辟了人类认识客观世界运动规律的新途径，开创了物理学的新时代。
本课程着重介绍《量子力学》（非相对论）的基本概念、基本原理和基本方法。
课程分为两大部分：第一部分主要是讲述量子力学的基本原理（公设）及表述形式。
在此基础上，逐步深入地让学生认识表述原理的数学结构，如薛定谔波动力学、海森堡矩阵力学以及抽象表述的希尔伯特空间的代数结构。
本部分的主要内容包括：量子状态的描述、力学量的算符、量子力学中的测量、运动方程和守恒律、量子力学的表述形式、多粒子体系的全同性原理。
第二部分主要是讲述量子力学的基本方法及其应用。
在分析清楚各类基本应用问题的物理内容基础上，掌握量子力学对一些基本问题的处理方法。
本篇主要内容包括：一维定态问题、氢原子问题、微扰方法对外场中的定态问题和量子跃迁的处理以及弹性散射问题。
课程目标与任务：1.掌握微观粒子运动规律、量子力学的基本假设、基本原理和基本方法。
2．掌握量子力学的基本近似方法及其对相关物理问题的处理。
3．了解量子力学所揭示的互补性认识论及其对人类认识论的贡献。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程需要学生先修《电磁学》、《光学》、《原子物理》、《数学物理方法》和《线性代数》等课程。
《电磁学》和《光学》中的麦克斯韦理论最终统一了光学和电磁学；揭示了任意温度物体都向外辐射电磁波的机制，它是19世纪末人们研究黑体辐射的基本出发点，对理解本课程中的黑体辐射实验及紫外灾难由于一定的帮助。
《原子物理》中所学习的关于原子结构的经典与半经典理论及其解释相关实验的困难是导致量子力学发展的主要动机之一。
资料：量子力学课程大纲
《量子力学》课程教学大纲课程名称：量子力学课程代码：MICR1002英文名称：Quantum Mechanics课程性质：专业必修课学分/学时：2.5/45开课学期：4适用专业：微电子、电子科学与技术等专业先修课程：高等数学、普通物理后续课程：半导体物理与固体物理基础、半导体器件物理开课单位：电子信息学院课程负责人：陈俊大纲执笔人：陈俊大纲审核人：X一、课程性质和教学目标课程性质：量子力学是反映微观粒子运动规律的理论。
量子理论是近代物理的两大支柱之一，是近代物理学的基础，而且在化学、材料学、生物学等有关学科和许多近代技术中、也得到了广泛的应用。
量子力学是重要的学科基础课，教学目标:通过对本课程的学习，掌握量子力学的基本原理，学会量子理论的学习和思维方法，特别是对微观粒子体系的描述及处理方法有清晰的认识，为顺利地进入微电子学领域和相关交叉学科课程的学习打好必要的基础。
本课程的具体教学目标如下：理解量子力学原理体系，波函数，态和力学量的相关概念，加深理解波粒二象性、波动方程、测不准原理等核心原理，掌握薛定谔方程、几率密度方程、并能熟练求解一维无限深方势阱、一维谐振子，能够运用量子力学概念解释微电子科学与工程专业相关知识。
【1.1】二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标1、工程知识1-1掌握微电子科学与工程专业理论和知识体系所需的数理知识。
教学目标12、问题分析1-1能应用专业知识解释微电子科学与工程专业相关问题。
教学目标2三、课程教学内容及学时分配（重点内容：★；难点内容： ）第一章：绪论（6学时数）(支撑课程目标1)§1.1 经典物理学的困难§1.2 光的波粒二象性★1.2.1 黑体辐射1.2.2 光电效应1.2.3 康普顿效应§1.3 原子结构的玻尔理论★1.3.1 卢瑟福散射实验1.3.2 氢原子光谱1.3.3 玻尔理论§1.4 微粒的波粒二象性★∆1.4.1 光的波粒二象性1.4.2 粒子的德布罗意波☆目标及要求：1）通过本章的介绍，使得学生了解课程的学习要求、课程的性质和主要内容；2）掌握经典物理学几个困难、光的波粒二象性、微粒的波粒二象性概念；3）掌握原子结构的波尔理论概念。
量子力学教学大纲
量子力学教学大纲云南师范大学物理与电子信息学院物理/应用物理专业《量子力学》课程教学大纲【课程名称】量子力学（Quantum Mechanics）【课程编码】09B005050【课程类别】专业基础课/必修课【课时】72【学分】 4.0【课程性质、目标和要求】（课程性质）本课程为物理类本科生的专业基础课和必修课。
（教学目标）1、使学生了解微观世界矛盾的特殊性和微观粒子的运动规律，初步掌握量子力学的原理和基本方法;2、本课程的内容与前沿课题有广泛的联系，可以培养学生的研究兴趣和能力，为今后深入学习打下基础;3、使学生了解量子力学在近代物理中的广泛应用，深入和扩大在普通物理中学到的有关内容，以适应今后中学物理教学的需要;4、通过学习培养学生辩论唯物注意世界观及独立分析问题解决问题的能力。
（教学要求）1、教师在教学中可选择教材，但教材及教学内容必须覆盖本大纲要求及安排;2、教学中应抓住本课程基本概念，规律，基本方法，突出重点及难点，讲清逻辑关系并形成系统的知识体系;3、应积极探索启发式，讨论式等多种授课模式;4、根据需要使用现代教学手段，但应考虑实际效果。
【教学时间安排】本课程计 4.0学分，72学时, 学时分配如下：章次课程内容课时备注（教学形式）1 绪论 4 课堂教学2 波函数和Schr?dinger方程12 课堂教学3 一维势场中的粒子14 课堂教学4 力学量用算符表达12 课堂教学5 力学量随时间的演化与对称性10 课堂教学6 中心力场8 课堂教学7 自旋 4 课堂教学8 微扰论 4 课堂教学9 学期复习 4 课堂教学合计72【教学内容要点】第一章绪论一、学习目的要求1、使学生了解量子物理发展简史，量子力学的研究对象及特点；2、掌握微观粒子的波粒二象性的实验事实及解释二、主要教学内容1、黑体辐射与普郎克的量子假说2、光电效应与爱因斯坦的光量子假说3、原子光谱与玻尔的量子论4、德布罗意物质波假说三、课堂讨论选题1、从黑体辐射的发现中，体会科学发现的过程及特点（唯象理论的特点）2、从光电效应的发现中，体会科学发现的过程及特点（唯象理论的特点）3、从玻尔量子论的发现中，体会科学发现的过程及特点（唯象理论的特点）四、课外作业选题1、曾谨言《量子力学（卷I）》（第二版）第一章习题1、2、3、4第二章波函数和Schr?dinger方程一、学习目的要求通过本章的学习使学生掌握波函数的物理意义，薛定愕方程的建立过程及简单的运用。
考研量子力学量子力学大纲
《量子力学》课程教学大纲课程英文名称：Quantum Mechanics课程简介：本课程为专业基础课。
通过该课程的学习，学生可以掌握量子力学的基本理论与基本方法，能提高本科生分析和解决实际物理问题的能力，为本科生后续的专业课程学习和今后的实际工作奠定一定的理论基础，并掌握初步的解决问题方法。
让学生掌握描述量子力学的一些基本量子思想和量子理论方法。
这些内容将为今后本科生在固体物理学、磁性物理学、凝聚态物理等理论方面的进一步学习奠定一定的理论基础，并可以使本科生初步掌握分析问题和解决问题的方法。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章绪论本章重点：1)介绍量子力学的产生背景时要说明提出问题和解决问题的条件：社会的需求、科学技术的水平、人们的前期努力和成就等等，用历史唯物主义的观点看待问题。
介绍杰出的人物的工作和贡献时同样应注意突出重点，兼顾全面的原则，从科学史的角度考察，借以获得更多的教益。
2)要着重注意介绍德布罗意假设、波粒二象性的概念，借以初步认识微观客体运动的特殊性和唯物主义思想的指导作用；介绍相应的实验验证和实践应用，认识理论和实践的关系。
3)使学员能从较宽广的角度认识量子力学的地位和作用，增强学习自觉性。
同时初步了解学科的特点，对下一步的学习有相应的准备。
难点：康普顿散射的推导及理解，微观粒子的波粒二象性。
第一节经典物理学的困难（之一：黑体辐射问题和Plank量子论）本节要求：理解：黑体辐射问题中经典理论所遇到的困难和Plank量子论。
掌握：Plank 量子论（重点：考核概率50%）。
1 黑体辐射问题中经典理论所遇到的困难（维恩公式、瑞利-金斯公式）。
2 Plank的电磁辐射能量量子化的思想，并推导Plank的黑体辐射公式，理解并掌握Plank 的能量量子化的假设。
第二节经典物理学的困难（之二：光电效应与爱因斯坦的光量子论；之三：A.Einstein光量子论在Compton效应的解释）本节要求：掌握：光电效应概念（脱出功A的概念、光电流等）；爱因斯坦的光量子论解释光电效应；Compton效应概念；A.Einstein光量子论在Compton效应的解释（重点：考核概率100%）；理解：在微观单个碰撞事件中能量动量守恒定律仍然成立）。
《高等量子力学》课程教学大纲
《高等量子力学》课程教学大纲课程编号: 1352001-04课程名称：高等量子力学英文名称：Advanced Quantum Mechanics课程类型: 课程群（平台课、模块课、课程群）开课学期：第一学期课内学时：80学时讲课学时：72 实验学时：学分：4教学方式：课堂讲授及课外作业练习适用对象: 凝聚态物理、理论物理、粒子与原子核、光学、生物物理考核方式：闭卷考试预修课程：大学物理、热力学与统计物理、数学物理方法、理论力学、电动力学、（初等）量子力学后续课程：量子场论开课单位：郑州大学物理工程学院一、课程性质和教学目标课程性质：本课程为凝聚态物理、理论物理、粒子与原子核等专业硕士研究生必修课。
教学目标：本课程的目的是通过《高等量子力学》课堂授课、课外作业练习及考试，能够使有关学科的研究生系统了解该课程的基本概念、发展历史，掌握其主要内容与研究方法，为学生以后的学习和研究奠定坚实的理论基础，以及学生毕业后应能胜任高等院校、科研机构等部门与物理相关专业的教学、科研、技术等工作，或者为学生继续深造、攻读博士学位等奠定理论知识基础。
本课程的目标主要为凝聚态物理、理论物理、粒子与原子核等专业的深入研究进行理论准备。
凝聚态物理是研究由大量微观粒子组成的凝聚态物质的宏观、微观结构和粒子运动规律、动力学过程、彼此间的相互作用及其与材料的物理性质之间关系的一门学科，是一门以物理学各个分支学科、数学和相关的基础理论知识为基础，并与材料学、化学、生物学等自然科学和现代技术相互交叉的学科。
凝聚态物理所研究的新现象和新效应是材料、能源、信息等工业的基础，对当前高技术的带头领域，如新型材料、信息技术和生物材料等有重要影响，对科学技术的发展和国民经济建设有重大作用。
理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用的物理运动的基本规律的学科，理论物理的研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等，几乎包括物理学所有分支的基本理论问题。
《 高等量子力学》课程教学大纲
《高等量子力学》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：高等量子力学英文名称：Advanced Quantum Mechanics二、课程代码及性质课程编码：课程性质：学科(大类)专业选修课/选修三、学时与学分总学时：64（理论学时：64学时）学分：4四、先修课程先修课程：无五、授课对象本课程面向物理学各专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）量子力学理论是20世纪物理学取得的两个（相对论和量子理论）最伟大的进展之一，以研究微观物质运动规律为基本出发点建立的量子理论开辟了人类认识客观世界运动规律的新途径，开创了物理学的新时代。
本课程是物理学专业本科课程《量子力学》的后续课程，用以弥补量子力学课程与学生实际进入科研前沿之间的知识鸿沟。
其内容分为两部分：第一部分是在量子力学课程的基础上归纳阐述量子力学的基本原理（公设）及表述形式。
第二部分主要是讲述量子力学的基本方法及其应用。
在分析清楚各类基本应用问题的物理内容基础上，掌握量子力学对一些基本问题的处理方法。
课程的教学目的是使得学生掌握微观粒子的运动规律、量子力学的基本假设、基本原理和基本方法，掌握量子力学的基本近似方法及其对相关物理问题的处理，并了解量子力学所揭示的互补性认识论及其对人类认识论的贡献。
七、教学重点与难点：课程重点：本课程所讲授的内容均为学生从事前沿科学研究所必备，因此所有内容均为重点课程难点：本课程所讲授的内容抽象程度较高，理论推导计算量大，因此所有内容均为难点八、教学方法与手段：教学方法：采用课堂讲授、讨论、习题等多种授课形式相结合的教学新模式。
课堂讲授基本概念、基本原理，通过讨论课加深学生对基本内容的理解，通过习题课提高学生运用基本理论分析问题、解决问题的能力。
教学手段：采用多媒体与板书相结合的教学手段，传统授课手段与现代教育技术手段相互取长补短，相得益彰。
特别的，将Mathematica 和Matlab等计算软件引入本课程的教学，以实现抽象复杂的数学物理问题的直观展现，提高学生的学习兴趣。
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量子场论课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；
课程名称：量子场论
所属专业：理论物理
课程性质：专业课
学时：72
学分：4
（二）课程简介、目标与任务；
近一个世纪以来，量子场论一直是了解微观世界的重要工具，是粒子物理的重要理论基础，并已广泛应用于微观物理其他领域。
场的量子化解释了场与粒子之间的内在联系，而量子场论合理地描述了粒子的产生、湮灭，及其相互转化现象。
上世纪五十年代初建立的体系完整的量子电动力学（QED），是关于带电粒子、光子及其相互作用的量子场论，是U(1)的阿贝尔规范场理论。
光子的辐射与吸收、光电效应、Compton散射，特别是氢原子的Lamb移动、电子磁矩的计算与实验的精确符合等，足以说明量子电动力学的正确性。
此外，量子电动力学中建立的重整化理论也是成功的。
弱电统一理论克服了过去四个费米子直接相互作用理论不能重整化的困难；预言了中性流并得到严格的实验支持；中微子、反中微子与核子和电子碰撞等过程与实验符合得很好。
在强相互作用领域，上世纪七十年代发展和建立的量子色动力学（QCD）是SU(3)非阿贝尔规范理论，它是1954年杨振宁建立的SU(2)非阿贝尔规范理论的推广。
由量子色动力学探讨核子之间相互作用的严格理论目前尚未解决。
基本粒子之间的电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用都是由规范理论建立起来的，三种相互作用是由三类规范玻色子传递的。
量子场论就是研究以三代轻子和三代夸克作为基本粒子，以强子夸克模型和弱电统一理论与量子色动力学为基础的标准模型。
量子场论(一)主要研究量子电动力学。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；
分析力学、电动力学、量子力学
（四）教材与主要参考书。
量子场论，段一士，高等教育出版社，2015年
二、课程内容与安排
第一章绪论（4学时）
1.1 组成物质的基本粒子,轻子和夸克
1.2 量子场论、规范场论和规范玻色子
1.3 自然单位
经典场论（20学时）
2.1 广义洛伦兹变换
2.2 张量
2.3 标量场方程
2.4 矢量场方程
2.5 γ矩阵
2.6 旋量(四元旋量)
2.7 旋量场方程
2.8 二分量中微子理论
2.9 单位旋量的一些性质和正反粒子投影算符
2.10 场论中的Lagrange原理
2.11 经典场论中的广义守恒定理、Noether定理
2.12 能量动量张量和能量动量守恒
2.13 角动量张量与角动量守恒
2.14 电流密度矢量和电荷守恒定律
第三章自由场量子化（24学时）
3.1 二次量子化的基础和量子场论的基本假设
3.2 Schrodinger表象和Heisenberg表象
3.4 实标量场量子化
3.5 复标量场量子化
3.6 矢量场量子化
3.7 旋量场量子化
3.8 场方程的Green函数和Feynman函数
3.9 N 乘积, P 乘积和 T 乘积
第四章场的相互作用与S矩阵（24学时）
4.1 场的相互作用拉格朗日函数
4.2 场在相互作用情况下的运动方程与相互作用哈密顿4.3 相互作用表象
4.4 U(t, t_0) 矩阵和它的
4.5 S矩阵的定义和它在量子电动力学中的形式
4.6 T乘积展开的Wick定理和S矩阵的展开式
4.7 S矩阵的Feynman图解
4.8 Furry关于电子封闭内线的定理
4.9 S矩阵的矩阵元
4.10 S矩阵元的动量表象
4.11 基本粒子反应几率和截面
4.12 光子或电子的自旋状态的求和与平均的公式
4.13 在非相对论情况下的Rutherford散射问题
4.14 光子和电子的散射(Compton效应)
4.15 正负电子对湮灭为两个光子
4.16 高能电子对撞反应
4.17 μ粒子衰变
（一）教学方法与学时分配
教学方法以讲授为主。
本课程的总学时是72个学时，具体分配为：第一章4个学时，第二章20个学时，第三章24个学时，第四章24个学时。
（二）内容及基本要求
主要内容：通过本课程的课堂教学、辅导答疑、批改作业等教学环节的实施，使学生在以下方面得到培养：基本粒子的基础内容，经典场论，广义守恒定律，自由场二次量子化、场的相互作用和S矩阵及其微扰理论、费曼图和粒子反应等，使他们受到物理学量子场论科学方法和科学思维的训练。
【重点掌握】：重点掌握经典场论、自由场二次量子化、场的相互作用和S矩阵及其微扰等理论，掌握费曼图和粒子反应的计算，能够运用所掌握的知识就某些粒子物理的具体过程进行分析。
【掌握】：通过本课程的学习，能够掌握场的相关物理概念。
【了解】：能够了解量子电动力学是如何一步一步建立起来的过程，及其背后的深刻的物理内涵。
【一般了解】：能够对Furry关于电子封闭内线的定理、非相对论情况下的Rutherford散射问题、μ粒子衰变等的相关粒子物理研究有一般的了解。
【难点】：通过所学习和掌握量子场论的物理概念和方法来分析具体的粒子物理过程是本课程的难点。
（重点掌握、掌握、了解、一般了解四个层次可根据教学内容和对学生的具体要
求适当减少，但不得少于两个层次）
制定人：任继荣
审定人：
批准人：
日期：2016年6月26日。