- この本は、光とは何かという素朴な質問から始めて、その理解のために物理学を順番に登場させるスタイルを取っています。その登場のさせ方が、量子力学では、水素原子をクーロンポテンシャルの中の電子の運動といった古典論で議論をすると、どうしても安定な系にはなりません。原子は潰れてしまいます。
量子力学の不確定性を持ち込むことではじめて、この問題が解決し、潰れないんだといった具合にです。光とは何かということを純粋に追求し、その理解のために、すべての物理学を横断するという意味では、学生に一度は通過してほしい内容です。
「しかし、学生のころにこんな本があったらなぁと思いました(物理の先生談)」
光ってなに?‐光の場と光量子との物理‐|北川米喜|大阪大学出版会
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- 光ってなに?
第1章 光と場とエネルギー
1.1光は実在か,あるいは実体か
1.2場と物質とエネルギー
1.3量子力学とは
1.4場と光
練習問題
第2章 仕事と力と運動
2.1質点
2.2力
2.3仕事
2.4運動量
2.5運動量とエネルギー
2.6ベクトル量
練習問題
第3章 エネルギーと作用
3.1次元
3.2ラグランジアン
3.3ラグランジアンとハミルトニアン
練習問題
第4章 特殊相対性理論
4.1位相速度と群速度
4.2アインシュタインの要請
4.3慣性座標系または慣性系
4.4ローレンツ変換
4.5自由粒子の相対論的力学,光の質量
練習問題
第5章 電磁場としての光
5.1ベクトル演算
5.2マクスウェル方程式
5.3真空中のマクスウェル方程式
5.4真空でないマクスウェル方程式から電磁場のエネルギー
5.5ベクトルポテンシャル:電磁場の一元化
5.6純電磁場のハミルトニアン:古典論の取り扱い
5.7ローレンツ力,または光の場のローレンツ変換
練習問題
第6章 電荷による場と光の放出
6.1任意の電荷分布による電磁場
6.2点電荷の作る電磁場
練習問題
第7章 電磁場の量子化
7.1ラザフォードの水素原子模型の安定性(古典論的扱い)
7.2量子力学手法
7.3電磁場のハミルトニアン
練習問題
第8章 光量子(光子)の生成と消滅
8.1光量子の個数作用素とは
8.2光子の生成
8.3光子の消滅
8.4光子1個はどんなものか
8.6荷電粒子と光子の共存
練習問題
第9章 光子の集団
9.1光子が多数集まったら
9.2粒子の古典統計:古典ボルツマン分布
9.3粒子の量子統計
9.4量子統計分布のまとめ
練習問題
参考文献
索引
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