近代物理与高新技术南京航空航天大学精品课程建设.doc

课程教学大纲 课程编号开课学院理学院开课系应用物理系 课程名称中 文近代物理专题课程类别校定选修课英 文Modern Physics and New Technology课程学时总学时理论教学实验教学上 机课程设计32321.有 2. 无课程简介： 简要描述课程的性质及专业地位，培养目标（理论、能力和技能） 20 世纪初建立起来的近代物理学，经过百年的发展，其原理和方法已深入到自然科学、工农 业生产、日常生活等各个领域。以近代物理学为基础的高新技术也迅速地发展起来，如光电子技 术、核技术、航空航天技术、低温技术、材料科学技术等，大大加快了科学技术的发展速度和人 类文明的进程。因此，近代物理学的基本原理和方法已成为当代大学生不可缺少的知识构件，也 是 21 世纪进行科学研究、知识创新、高新技术开发所必备的科学素质的一个重要部分。 本课程通过介绍近代物理学基础——相对论和量子论，以及近代物理在高新技术中的应用， 使学生们初步了解近代物理学和高新技术中的基本概念和方法、近代物理对高新技术的作用、当 代高新技术的发展等。内容包括相对论、量子论、激光物理与技术、红外物理与技术、非线性物 理、新能源、材料科学与技术等，是大学物理经典部分的后续课程。通过本课程的学习，为学生 在今后开展高新技术研究打下基础。前修课程、能力和知识结构要求： 明确学生学习本门课程的先修课程，主要能力和知识结构。 本课程的先修课程是“高等数学”、“大学物理 II”。 通过《高等数学》课程的学习，学生应熟练掌握微积分、微分方程等方面的基本运算技能； 通过《大学物理 II》课程的学习，学生应掌握经典物理的基本内容，比较全面地认识物质宏观运 动的规律和基本原理，从而为学习微观世界、宇观空间以及高速运动物体的客观规律打下基础。课程结构说明： 对课程的组织结构进行简要说明，即明确课程所述内容由几个大的部分构成，每个部分 的教学由哪几个环节或单元组成（如：理论授课、实验教学，上机实习，课外作业，随堂考试， 讨论会，总结报告等） 本课程以近代物理的基本理论以及高新技术的原理和应用为主线，介绍相对论、量子论、激 光、红外、非线性、能源、材料等方面的知识。教学方式主要采用理论授课和课外作业。 主要有以下七大知识模块： 1、 狭义相对论和广义相对论基础 包括狭义相对论运动学、动力学、广义相对论基本原理和实践 检验、现代宇宙学、恒星、太阳系和地球的起源与演化等。使学生了解高速运动物体的运动规 律、认识宇宙世界。2、 量子力学基础 包括热辐射、光电效应、康普顿效应、氢原子光谱等现象中的量子效应和薛定 谔方程及其在一维无限深势阱、一维势垒、谐振子、氢原子等方面的应用，从而使学生了解量 子力学的基本概念和基本方法。 3、 激光物理与技术 包括激光的产生、激光器、激光器模式、激光特性、激光技术和应用等。使 学生了解激光产生的基本原理、激光器的结构和激光的应用技术等。 4、 红外物理与技术 包括红外辐射规律、红外辐射源、大气对红外辐射传输的影响、红外探测器、 红外系统结构、红外技术应用等。使学生了解红外辐射机理、红外的传输、红外的接收和红外 的应用技术。 5、 非线性物理 包括混沌、分形与分维、孤波和孤立子、自组织理论等。使学生了解混沌的概念 以及在自然界、工程系统等方面的现象等。 6、 新能源技术 包括能源分类、能源的利用、能源在人类社会发展中的作用、各种新能源开发等。 使学生了解节约能源的意义、能源对社会发展以及环境的影响、新能源原理及其开放等。 7、 材料科学与技术 包括固体物理基础、晶体、非晶体、多晶体、新型材料等。使学生了解材料 的结构、材料的分类、材料的功能和应用、新材料等。 课程知识结构说明： 明确课程涉及的学科知识领域、知识单元，每个知识单元由哪些知识点构成以及每个知识单 元的学习目标，明确核心知识点（用“*”标示）和扩展性知识点（用“Δ”标示）、必讲要求和选 讲及自学要求。课程学时分布（按知识单元说明，并对核心知识点与较大的知识点进行必要的学 时标注）。课程如包含实验或实践性等环节，还需要说明该部分的学时要求以及内容、方案和作用。 第一章 相对论和现代宇宙学（4 学时） *相对论运动学 *相对论动力学 质能关系式 Δ 广义相对论简介 Δ 现代宇宙学 Δ 恒星的诞生、演化及其归宿 Δ 太阳系和地球的起源与演化 第二章 电磁辐射的量子化（4 学时） *热辐射 *光电效应 *康普顿效应 *氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 第三章 量子力学基础（4 学时） 微观粒子的波粒二象性 不确定关系 *波函数 薛定谔方程 *一维无限深势阱 *一维势垒 Δ谐振子 *氢原子的量子力学处理方法简介 *电