量子力学的基本知识

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇量子力学的基本知识范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

量子力学的基本知识范文第1篇

本书是由两位在此领域中有颇多成果的意大利著名专家根据这方面的最新进展所写的一本新的教科书性质的专著，它包括了热动力学，统计力学和多体问题的经典课题和这方面的最新进展。

19世纪末，开尔文公爵发表著名的演说，其中提到以经典力学、经典热力学和经典电磁理论为基础的物理学大厦已经建成，后人只需要做些小修小补的工作。然而在明亮的物理学天空中飘着两朵乌云，其中之一便是黑体辐射问题。实验发现黑体辐射无法用连续能量的观点来处理，这对经典的物理学提出了巨大的挑战。为解决这一问题，一个崭新的学科――量子力学应运而生。它是由普朗克最先提出，由爱因斯坦、波尔、薛定谔、狄拉克等天才的物理学家们发展完善，是公认的20世纪物理学最伟大的突破之一。本书回顾了量子力学的发展历史，介绍了量子力学的基本知识，是一本优秀的量子力学教材。

全书共12章，分4个部分。第一部分 量子力学的提出与建立，包括第1章。分析了经典物理学对处理黑体辐射、光电效应和康普顿散射的困难，介绍海森堡不确定性原理、波尔对应原理、含时的与定态的薛定谔方程、物理实际对薛定谔方程解的限制、本征波函数与本征值、波函数的完备性与正交性、叠加原理、互补原理以及相位的概念。最后明_了量子力学的几个基本假设，强调了薛定谔方程本质上是一种假设。第二部分 使用薛定谔波动方程处理量子力学问题，包括2-7章：2.求解一维无限深势阱；3.自由粒子；4.线性谐振子；5.一维半无限有限高势垒；6.势垒隧穿处理α粒子衰变；7.一维有限深势阱等模型的薛定谔方程的解。介绍球坐标空间，引入分离变量法，求解了氢原子的薛定谔方程。第三部分 使用海森堡矩阵力学处理量子力学问题，包括第8-10章：8.介绍角动量理论和自旋算符理论；9.介绍微扰理论；10.定态一级微扰和二级微扰，并成功应用于解释Stark效应。最后介绍含时微扰，给出了费米黄金规则公式。第四部分 弹性散射理论，含第11-12章：11.并以刚球散射和方势阱散射模型为例，求解散射振幅与微分截面；12.介绍狄拉克发展的酉算子和酉变换。

本书内容简单，利于理解，适合作为物理系本科生的专业教材。与常见的量子力学教材相比，本书有两个优势，一是求解的数学过程完整且准确，可以帮助读者建立坚实的数学基础；二是在每一章的前言部分，都有对量子力学发展历史的介绍，其中对当时的物理学家们的言行描写尤为生动，妙趣横生。如果读者阅读英文有困难，也可以参考北大曾谨言教授编写的《量子力学》，两本书内容相近，可以互为辅助。

本书内容涉及2个领域：热力学和经典统计力学，其中包括平均场近似，波动和对于临界现象的重整化群方法。作者将上述理论应用于量子统计力学方面的主要课题，如正规的Feimi和Luttinger液体，超流和超导。最后，他们探索了经典的动力学和量子动力学，Anderson局部化，量子干涉和无序的Feimi液体。

全书共包括21章和14个附录，每章后都附有习题，内容为：1.热动力学：简要概述；2.动力学；3.从Boltzmann到BoltzmannGibbs；4.更多的系统；5.热动力极限及其稳定性；6.密度矩阵和量子统计力学；7.量子气体；8.平均场理论和临界现象；9.第二量子化和HartreeFock逼近；10. 量子系统中的线性反应和波动耗散定理：平衡态和小扰动；11.无序系统中的布朗运动和迁移；12.Feimi液体；13.二阶相变的Landau理论；14.临界现象的LandauWilson模型；15.超流和超导；16.尺度理论；17.重整化群方法；18.热Dreen函数；19.Feini液体的微观基础；20.Luttinger液体；21.无序的电子系统中的量子干涉；附录A.中心极限定理；附录B.Euler 伽马函数的一些有用的性质；附录C.Yang和Lee的第二定理的证明；附录D.量子气体的最可能的分布；附录E.FeimiDirac和BoseEinstein积分；附录F.均匀磁场中的Feimi气体：Landau抗磁性；附录G.Ising模型和气体-格子模型；附录H.离散的Matsubara频率的和；附录I.两种液流的流体动力学：一些提示；附录J.超导理论中的Cooper问题；附录K..超导波动现象；附录L.TomonagaLuttinger模型确切解的抗磁性方面；附录M.无序的Fermi液体理论的细节；附录N.习题解答。

本书适于理工科大学物理系的大学生、研究生、教师和理论物理、材料物理、超流和超导以及相变问题的研究者参考。

量子力学的基本知识范文第2篇

（集宁师范学院 物理系，内蒙古 乌兰察布 012000）

摘 要：在物理学的各个分支中，不同事物的量度有着不同的数量级.比如空间尺度（即长度）跨越了42个数量级，时间、速度也都跨越了几十个数量级.不论理论还是实验，往往都需要对有关物理量进行估计，以确定各个可能效应的相对重要性，判断物理现象的主要机制.本文先是简单估算了宇宙的引力半径，而后对微观层面普朗克常数的存在意义，以及电子的运动机制作了简单讨论.

关键词 ：数量级；普朗克常数；玻尔半径

中图分类号：O4 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）01-0004-03

理论物理学家们在进行详细计算之前，为了恰当的选择和建立数学和物理模型，要估计各物理量的各种可能效应相对重要性，用以判断哪个物理量是决定现象的主要机制.实验物理学家们在着手准备精密测量之前，为了选择合适的仪器和测量方法，也需要对各有关物理量的数量级先做一番估计.由此我们可以看出，掌握特征量的数量级对我们物理学习来说至关重要.在分析物理效应的过程中，我们应注意尺度大小的改变所产生的影响，并把这种做法养成习惯，久而久之我们对现象的理解就会更加深刻，这种习惯很可能会帮助我们洞察事物的本质.

数量级的估计本无一定之规，我们在用的时候要灵活应用，因此本文主要对几个典型的范例进行讨论.

1 由经典力学估算宇宙的半径

要摆脱一个质量M，半径为R的星球，所需速度为

这个速度也叫做“第二宇宙速度”.其中G是引力常数.若星球的质量M大到使v=c，这时连光子也不能克服其引力的作用而发射出来，以至于在外界看不到这个星体，这类星体就被称为“黑洞”.我们把v=c带入上式得

即“席瓦西（Schwarzschild）半径”，或“引力半径”，反一个过来说，一个质量为M的星球，当它的半径缩小到R0一下时，它就会成为黑洞.

根据天文观测证明，宇宙在大尺度上物质分布是相当均匀的[1].我们考虑一个均匀的球体，其半径R，密度?籽，则

如果这个体系的半径R恰好达到自己的引力半径R0

那么在这种情况下,该球内部就不会有光子逃脱R0的范围.我们将宇宙的平均密度为?籽=5×10-30g/cm3（临界密度）代入上式，就可以估算出宇宙的引力半径R0≈1028cm=1026m，我们姑且认为，这就是“宇宙的半径”[2].

2 普朗克常数的存在意义

前面我们讨论了宇宙的“至大无外”，那么下面我们来到微观领域，来看看“至小无内”，就是没有内部结构的最小单元.

如果说宇宙间有什么东西是无法再分割的，那只能是一些普适的物理常数，他们往往代表着一些无法逾越的界限.二十世纪初，经典理论受到了前所未有的巨大冲击，一些新的实验事实，比如电子荷质比的测定等等，已经完全无法用经典理论进行合理的解释.而正是这一时期，物理学理论发生了重大变革，相对论和量子力学诞生.这两个理论分别提出了一个普适的物理常数.相对论提出真空光速c是一切物体和信号不可超越的最大速度，量子理论提出，普朗克常数h是不可分割的最小作用量子.

当我们掌握了近代物理基本知识以后，我们就感觉到如此违反常识的两个理论其实是很自然的事.下面我们就来看看普朗克常数h存在的必要性.

卢瑟福的实验证明了原子中有核存在以后，原子的稳定性就出现了问题.与万有引力维系的天体运动不同，按照经典电磁理论，由库仑力维系的原子中，电子将在加速运动中不断辐射电磁波，其自身的能量就会不断减少，以至于电子的轨道半径就会越来越小，最后掉进原子核里，进而正负电荷中和，原子塌缩.按照电动力学计算[3]，原子塌缩时间的数量级在10-9s.

1913年，玻尔为电子轨道加上了量子化条件，让它们在定态轨道里作稳定运动而不辐射能量，后面我们会看到，定态轨道正比于h2，而如果普朗克常数h0，定态轨道的半径也就趋向于0，原子塌缩.由此可见，支撑原子稳定结构的正是普朗克常数.

3 原子

3.1 由玻尔理论基本假设求玻尔半径

在早期，量子力学的发展十分艰苦曲折，而氢原子的量子化研究作为一个突破口起到了至关重要的作用，于是便有了氢原子构造的早期量子理论，也就是玻尔理论.

由玻尔理论的基本假设，电子以速度vn在半径rn的稳定轨道上作圆周运动，其向心力由库仑力提供，即

用这种方法求出的r1是由经典理论和量子理论结合得到的，他把电子看成经典力学中的质点，又有量子化的特征，是不严谨不彻底的量子论[4].而对于玻尔理论所遇到的困难，后面在波粒二象性基础上建立的量子力学给出了圆满的解释.

3.2 不确定关系求玻尔半径

作为粗略估计，电子运行在半径为r的圆形轨道上，动量为p，总能量

可以看到其中的r近似于前面我们求的r1（Bohr半径）[5].

3.3 氢原子电子运动的非相对论性

我们对电子电荷e，电子静质量m，普朗克常数h，光速c四个基本常数用量纲法作一下粗略分析，找到一个无量纲的组合，也就是通常所说的“精细结构常数”：

可以看出，电子的静能要高出?琢2/2=2.7×105倍，所以氢原子中电子的运动的非相对论性.光速c没有出现在aB和Ry的表达式中这一事实，也是反映出这一点.

3.4 通过氢原子基态能量的粗略算法求氦原子基态电离能

在只考虑圆轨道的情况下，对于高激发态，轨道半径rn要乘以n2，能量要除以n2；对于重的元素，半径要除以Z，能量要乘以Z2，即

其中p1，p2分别为两电子的动量，r1，r2分别为两电子到核的距离，r12为两电子之间的距离.

这样我们就可以认为，能量的极小值应发生在两电子相对于氦核处于对称状态的时候，这时p1=p2p，r1=r2p，r12=r1+r2=2r，则

式中的E取绝对值代表剥离两个电子所需的能量，当第一个电子被剥离后，剩下的是个Z=2的类氢离子，其能量为-Z2Ry，即第一个电子的电离能为

与精确值24.6eV相比，数量级是没有问题，绝对数量是偏大了很多，由此看来，这种粗糙的求极值法只能做出一个估计，而氢原子那样求出两个精确的公式，可以说是非常的巧合.

原子中的能量，主要是静电子的动能和电势能，按照位力定理，二者绝对值差一半，处在同一数量级上.用价电子电离能除以原子半径时可作为价电子处电子强度大小的量度.对于氦原子我们可以简单估算一下，数量级应该在1011V/m左右，相比于现在的实验室所能达到的场强恐怕还要多出几个数量级.

这也正是玻尔的量子化条件.

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参考文献：

〔1〕朱杏芬,褚耀泉.宇宙在大尺度上是均匀的吗[J].天文学进展,2000,18(2):172-176.

〔2〕卡里布努尔·库尔班,高建功.星体结构计算中的数量级估计[N].新疆大学学报(理工版),2001(4).

〔3〕赵凯华.定性与半定量物理学[M].北京：高等教育出版社，1991.101-116.

量子力学的基本知识范文第3篇

关键词：工程化学;教学实践;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）06-0150-02

工程化学课程是针对高等院校非化学化工专业本科生开设的公共基础必修课程，在工科大学生的知识结构体系中占据着重要地位，工程化学教学在专业培养中的定位是传授基础工程化学知识、健全学生的知识结构体系，训练学生掌握专业工程实际应用中涉及的基础化学知识和实验操作的技能[1]。工程化学课程从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发密切联系现代工程技术中遇到的如材料的选择和寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、生命科学的发展等有关化学问题，使学生掌握有现实应用价值和有潜在应用价值的基础理论和基本知识，促使学生在今后实际工作中能有意识地运用化学观点去思考、认识和解决问题[2]。因此，工程化学课程的学习对非化学化工专业学生的全面培养起到相当重要的作用。

由于高考化学课程所占比例有所降低，过去原本在中学化学课程中讲授的内容放到大学来进行学习，工程化学基础课程对于现在非化学化工的大学一年级学生来说，存在着内容多、学时少，新名词新理论多、跨度大等问题，学生学习起来普遍感觉吃力、抓不住重点、掌握不住方法[3]。因而，在大学里工程化学的教学就显得尤为重要。

新疆大学建筑工程学院自2014年通过国家教育部土木工程专业评估后，为提高我校土木工程专业学生的化学素养及基本化学实验能力，将工程化学课程教学课时从原来的28学时调整为36学时，并增加了10学时的实验课课程教学。因此，如何在这有限的课堂教学和实验教学中提高我院土木工程专业学生的化学素养，让学生能在今后的学习和工作中能够有意识地运用化学观点去思考、认识和解决问题，是摆在工程化学课程授课教师面前的紧迫任务[4]。对此，笔者结合我院土木工程专业讲授工程化学课程的经验，结合我院大一新生特点，根据工程化学课程的内容并结合土木工程专业后续课程内容的需要，对工程化学基础课程的教学方法进行实践与思考。

一、优化课程教学内容

目前，工程化学课程使用化学工业出版社出版的贾朝霞教授主编的《工程化学》一书，全书从物质的聚集状态、化学反应的基本规律、溶液的离子平衡等基础理论出发，结合了无机材料、有机材料、常用油品和化学与环境保护等内容，适用范围较广。

结合我院土木工程专业的人才培养目标，对工程化学课程的基本知识、基本原理、专业知识和技能知识的讲授比例进行了优化，在保证基本知识和原理内容的教学课时的基础上，通过增加课程学时的办法，较大比例地增大了课程的专业性和技能性。当然，要想在有限的学时数里让学生掌握工程化学课程中涉及的所有内容，这是不现实的。因此，就需要教师在有限的讲授课时中，让学生真正领悟到化学是一门与我们生活息息相关的科学知识，激发学生学习兴趣，进而产生一股潜在的驱动力让学生提高自主学习的能力，使他们愿意将其学好、学透。

工程化学课程相较于化学化工专业的普通化学课程而言，是让非化学化工专业学生从较为具体和实际的化学角度认识和分析解决工程技术中的问题，这是一种通向学以致用的途径。因而工程化学课程应该有明确的专业针对性。因此，在基础理论的讲解过程中，对于应用量子力学的知识去理解核外电子运动状态的这部分内容，这部分教学内容笔者认为应重思维而轻具体内容，只需要求学生对量子力学解决原子结构问题的思路即可。讲授过程中可以较为系统地介绍人类认识微观世界的发展过程，从道尔顿提出的原子学说到卢瑟福的含核原子模型，由波尔理论、鲍林规则到量子力学理论的产生后，人类是如何逐步深入的探究微观粒子的运动状态、化学键和分子结构。使学生认识微观世界的本质，了解和掌握波粒二象性、测不准原理以及化学键的成键本质;再从微观本质的基础上，进一步学习化学变化的宏观现象，介绍如何运用这些原理来指导实际的科学问题。如可以现代液晶电视中分子间作用力是如何被表征的;混凝土中减水剂分子是如何通过表面化学现象实现高减水的等等。这样可使知识的讲授环环相扣，也避免了枯燥的理论满堂灌。

二、实验教学内容的更新和完善

工程化学实验是工程化学课程体系的重要组成部分，是培养学生工程实践基本素质的一个重要环节，为将来运用工程化学知识解决和化学有关的实际问题打下一定的基础。以往工程化学课程的实验项目多为验证性实验，如化学实验仪器的基本操作、酸碱滴定等，实验内容比较单一，综合性和设计性实验项目偏少，不能有效培养学生综合运用化学知识解决问题的能力[5];并且对于土木工程专业学生来说也无法突出专业特点，与后续专业课程的学习衔接性不好。

目前，我院对工程化学实验课的开设提出要积极增加综合性、设计性和创新性的实验项目，压缩验证性实验项目的要求。对此，实验室将原有化学实验仪器的认识和电子天平的使用、双指示剂法测定混合碱液中组分含量、水质检验及水硬度测定、氧化还原与电化学、固体氯化铵生成热的测定等五个实验调整为化学实验仪器的认识和电子天平的使用、粗食盐的提纯、水泥熟料中二氧化硅含量的测定和金属的防护与防腐等四个与今后专业课程内容联系更为紧密的实验项目。而且我院在实验室规定的开放实验时间内，学生可以通过查阅资料、拟定方案、设计实验并和老师讨论后可进实验室进行实验项目工作的开展，让学生自我发挥的空间更大。

新开的实验课项目在满足实验的基础性和创新性的前提下，注重了实验的设计与综合。大学实验课较为强调作为主体地位的学生在实验过程要有发散性的思维，敢于试错。指导教师要尊重学生的主体地位，不能再以教师为中心或者以知识权威者的身份进行知识的灌输，而是把学生作为中心，围绕学生的特点需要，以帮助学生学习不断进步为目的，与学生商讨问题，解决问题，把工程化学实验室建造成为大一新生步入的第一个进行研究性学习的场所，让他们学会利用大学的有利环境，锻炼提高自身的专业能力、心理能力和社会适应能力。

通过实际教学发现，根据专业需求设置实验项目内容，在大一新生掌握他们所需的化学知识和实验操作技能的基础上，还可使他们对今后所学专业的应用前景有一个初步的了解。

三、课程考核方式的改革

当前，工程化学课程在大一入学第一学期开设，我院对于土木工程专业将其设定为考查课。这对于大一新生来说，考核方式与高中一场接一场较为狭隘的学习目标有所不同。大一新生对大学的学习抱有强烈的好奇心，但经过对大学课程的接触后就会发现大学教学内容、方式和手段与中学时有很大差异，对于长期习惯于学生和老师捆绑式的鸟儿喂食的教学方法的大一新生开始感到茫然，很难在短时间里找到适应大学阶段的学习方法。而工程化学课程内容多、学时少、跨度大，入学的大一新生往往稍不努力学习，就会感觉学习吃力。高考胜利所带来的良好感觉将逐渐消失，精神压力也感觉较大。对此，笔者认为在授课过程就应指出大学工程化学课程与高中化学课程学习的巨大差异性，其中，课程的考核方式不在是单纯依靠期末的卷面成绩，而是要更多考查学生自主学习能力、实践能力和创新能力等综合素质的评价。

考勤（5%）+作业（5%）+实验成绩（10%）+期终卷面成绩（80%）这种传统的理论课考核权重方式和大一新生高中阶段的学习考核方式相仿，比较侧重于终结性的评价，笔者感觉这种方式由于与高中学习考核方式的相仿而不利于调动大一新生的学习积极性;对此，我院工程化学课程考核方式调整为考勤（5%）+作业（5%）+实验成绩（10%）+期终卷面成绩（40%）+个人专题论文（20%）+团队创新实验（20%）这样六部分构成。考核方式的多元化改革是希望学生逐步提高自主学习和团队合作的能力，在这种新体系的考核方式中，更突出了过程性考核，有利于学生将来走向社会后的职业发展。

四、结束语

通过实际教学发现，化学作为一门与工程实践紧密结合的基础科学，不仅要让学生掌握好基础理论，更要让学生学会运用所学的理论知识思考、解决所面对的生产实生活中的实际问题。

由于当前工程化学课程设置的教学时数和实验课时数相对较少，有限的学时往往也限制了部分教学方法和手段的使用，这些问题和不足，笔者认为随着今后互联网的蓬勃发展，信息化建设水平的不断提高，今后可在网络教学平台上搭建出一个不受教学时间和空间限制并且教师与学生能够良好互动的24小时教室。

总之，工程化学课程的教学改革取得了一些成绩，积累了一些经验，但改革是一项长期而艰巨的任务，需要相关教师在当前学校以教学为基础、以科研为导向的政策支持下，付出更多的努力。

参考文献：

[1]吴芳辉.关于工程化学基础课程教学策略的探讨[J].安徽工业大学学报：社会科学版，2012，（29）：121-122.

[2]冉敬文，任乃林.《大学化学》教学经验与体会[J].广东化工，2009，（5）：214-215.

[3]王卫.基础化学原理教学改革探索[J].大学化学，2011，26（4）：21-23.

量子力学的基本知识范文第4篇

《工程光学》是我校机电与信息工程学院测控技术与仪器专业单独开设的一门专业基础课。该专业主要研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。

《工程光学》课程教学内容分为几何光学和物理光学两部分[1]，其教学目的是培养学生运用相关理论分析和解决测控工程中“工程光学”问题的能力。该课程在测控技术与仪器学科中有重要地位，起承上启下的作用，是学好后续的专业课程的基础。

2.基于特色专业的教学内容的调整

2.1工程光学的基本内容

光学可分为几何光学、物理光学和量子光学。几何光学是从几个由实验得来的基本原理出发，研究光的传播问题的学科。物理光学是从光的波动性出发研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。量子光学是从光子的性质出发，研究光与物质相互作用的学科即为量子光学。它的基础主要是量子力学和量子电动力学。

结合测控专业的需要，在工程光学课程主要内容几何光学与物理光学两部分，让学生掌握经典光学和现代光学的基本知识。

2.2教学内容的调整

对于本科教学而言教材的选择非常重要。我们面向的教学对象是测控技术与仪器专业，测控技术发展的趋势是光、机、电、计算机一体化，光学在信息获取、传输、处理、存储等四个重要环节中占据越来越重要的位置，高精度的测控仪器设备都具有光学系统，且后续专业课程如“光电检测技术”等要求学生具备坚实的光学基础。

经过教学实践，我深感该课程教学内容分布多，涉及面广，概念多、数学推导复杂，讲解完之后学生总觉得内容稍显陈旧且难以理解，有点脱离实际[2]。我们对该教材的内容做了如下调整：结合测控专业特点，突出知识体系的重点和难点，在保证基础内容的前提下，压缩经典光学的内容，删除与普通物理学课程重复的内容[3]，增加现代光学内容的同时结合矿业工程中的科技前沿。

2.1.1几何光学内容的调整

在几何光学部分，第一章中压缩几何光学基本定律的内容，以球面成像系统为重点。第二章理想光学系统是重点，第三章与第四章分别是结合实际对第二章的补充。删除教材中第五章光度学和色度学基础的部分内容，把光学量和光照度等内容结合第七章典型光学系统进行讲解。第七章补充光学系统的设计，并把现代光学系统放在课程最后重点讲解。把第六章与第八章整合。

2.2.2物理光学内容的调整

在物理光学部分，删除与普通物理重叠的第九章光的电磁理论基础，以光的干涉、光的衍射、光的偏振为教学重点，重视基本原理、定律的介绍，淡化公式推导，强调概念的物理意义及其应用。这样使学生既掌握理论的发展，了解各物理参量的影响规律，又结合工程实际，做到理论联系实际，学起来也相对轻松。例如光的衍射中，详细介绍衍射理论的发展过程，淡化公式推导，强调每一种理论的近似条件，重点介绍公式中影响衍射场上光的复振幅分布的每一项的物理意义。用圆孔衍射的结论分析光学成像系统的分辨本领，由单缝衍射引申到双缝衍射，推出多缝衍射得到光栅的衍射，如图1所示。

图1 光的衍射主要教学内容

2.2.3现代光学系统的补充

激光具有相干性好、方向性强、单色性好的特点，在测控技术及仪器中被广泛采用。重点讲解激光的传播特性，准直与聚焦的方法。补充介绍激光器的结构、种类，各类激光的特点、选用原则。介绍光电监测系统的组成及原理如图2所示[4]，以红外测温仪、液压油污染颗粒光电检测系统为例，用干涉原理开发的激光测距仪；利用光栅测量原理进行开发的用于煤矿井下顶板离层及两帮变形的监测系统；光的偏振原理研制的光弹仪，等等。

图2 光电监测系统原理框图

3.教学方法和教学手段的改革

3.1编制多媒体教学课件

由于“工程光学”课程知识面广、光路图多、数学推导复杂[5]，如果教师仅用传统教学方法在黑板画光路图，因图形缺乏立体感，则对一些抽象的光学名词，如渐晕光阑、入瞳与出瞳等，学生很难理解；繁琐的公式推导常使教学过程冗长、枯燥，学生失去兴趣。充分运用现代教学手段，投入了很多精力编制“工程光学”多媒体教学课件。课件重点突出、层次分明、目的明确、形象生动，使学生易于理解，强化学习效果。

3.2归纳总结与对比教学法法

在教学过程中突出重点和难点，每章结束时会对本章内容进行总结、归纳，让学生对本章有总体把握，以便学生复习。并把本章的重点和难点以选择题的方式呈现，与学生进行互动，促使学生对所学知识在系统归纳总结的基础上加以理解，培养学生独立思考和分析问题的能力。

量子力学的基本知识范文第5篇

【摘要】 针对《医学影像物理学》课程教学中的诸多问题，采取相应的教学策略以力争实现较好的教学效果。

【关键词】 影像物理 教学 策略

现代医学影像技术是现代医学的支柱。现代医学影像学不但以其高技术和工程化的鲜明特点展示了它自身在现代医学研究和临床诊断中所具有的优势和无可替代的作用，也以其日益深入的影像理论研究，层出不穷的影像革新技术，迅速扩展的临床应用领域，使相关专业的教学人员愈益感到搞好教学工作的重要性和紧迫性。医学影像物理是高等医学院校医学影像专业的一门基础课，其内容是医学影像仪器设备所涉及的物理学方面的基础理论知识及医学影像诊断中的物理现象，其任务是为学生深刻理解医学影像的物理原理与成像过程，评价、控制医学影像质量，分析、挖掘医学影像蕴藏的生物信息提供必要的物理学知识，给后继课的学生及将来所从事的医学影像工作打好基础。如何在有限的课时内，使理工知识非常薄弱的医学生有较大收获，是摆在教师面前的难题。下面根据笔者多年从事医学成像技术和医学影像物理学的教学实践，分几方面谈谈。

1 《医学影像物理学》课程在教学中面临的问题

1.1 汇集多门学科，内容抽象复杂。四大影像技术溶合了物理学、数学、电子学、计算机、 生物学和医学等多门学科。授课对象是未来医学影像诊断医生，医学生在物理、数学、电子等学科的基础很薄弱。但医学影像物理学中要涉及到许多这方面的知识。比如，讲授XCT、MRI、彩超成像原理时要遇到δ函数、卷积、自相关函数等工程数学知识。核磁共振原理及成像原理一章中， 涉及到量子力学及原子核物理，磁矩、角动量、进动、梯度磁场等物理概念以及高频脉冲、频谱分析、调制解调、A/ D、D/ A、滤波、显像、快速傅立叶变换等微电子技术的基本知识均知之甚少，甚至闻所未闻。

1.2 学生的畏难情绪。医科院校的学生由于中学物理基础较差，学习属于物理范畴一类的课程常有畏难情绪。大部分学生在困难和压力面前表现出了畏难情绪，学习积极性和主动性受到挫伤，在预习、听课、复习、习题等多个学习环节上与教师配合的力度打了较大的折扣，大大增加了任课教师的教学难度。

1.3 师资力量要求高。《医学影像物理学》的教学任务大都由医用物理教研室的老师承担。但是《医用物理学》和《医学影像物理学》两门课程的专业性质差别很大，前者是公共基础课，后者为专业基础课。医学影像物理学是医学物理学的一个重要分支，是物理学、信息学和医学之间交叉和融合的学科。这就要求老师要有较高的物理专业知识，具备一定的医学知识。

2 《医学影像物理学》课程教学策略的研究与实践

针对《医学影像物理学》课程在教学中面临的诸多问题，我们在已有条件下积极开展教学研究与实践，设立以下几方面的教学策略并开展相应的教学活动。

2.1 要恰当地把握教材的深度，讲解尽可能的做到深入浅出、通俗易懂，避开复杂的数学推理。如:在“XCT原理”的“图像重建数学原理”一节中， 从狄拉克函数和卷积算法的引入， 到图像重建的付里叶变换法和滤波反投影法， 整个成像过程我们尽可能运用图解法取代繁杂的积分运算及变化过程。 如果用傅立叶变换讲CT 、MR I 成像原理， 难度很大， 因为学生所学的高等数学知识有限。我们摸索出了如何讲解CT 、MR I 成像原理的方法， 即联立方程法和反投影法。这两种方法不用复杂的高等数学， 学生能够听得明白，能够很好掌握CT 、MR I 成像原理。MR I 成像原理中用到的傅立叶变换、磁矩、角动量、进动、梯度磁场等物理概念以及高频脉冲、频谱分析、调制解调、A/ D、D/ A、滤波、显像、快速傅立叶变换等微电子技术的基本知识是采用定量分析与定性分析相结合，以定性分析为主的教学策略。对课程教学中必须具备而学生又一无所知的数学、物理、电子学等方面的基础知识、基本概念和基本理论，用通俗易懂的定性分析给学生补课，以达到在保持课程内容基本不被割裂的前提下，绕开难度大的系统数学推导，确保学生能定性地理解授课内容的目的。

2.2 应用多媒体系统。根据生理学观点，人获取的外界事物信息80%～90%是通过眼睛输入的，用直观的图象反映的信息更易为人所接受。多媒体课件能使抽象的物理知识，陌生的医学知识在教学过程中给学生以直观，生动具体的图象再现。如自旋核的旋进，讲解时以陀螺的运动为例一边图示一边推导，使抽象的公式形象化、具体化，降低了学生理解的难度，增强了学生的信心和兴趣。在“MRI成像原理”一章中，我们用FLASH将原子核受激励，驰豫等重点内容制作成多媒体。我们还下载了大量的医学影像照片，小电影等供学生学习参考。

2.3 注重实验实习。实验是本学科的必要组成部分。在教学中， 如果只讲医学影像技术中的基本原理、基本理论是比较抽象的， 学生不易理解和接受，更谈不上今后的应用。开设实验有助于学生能力和素质的培养。由于实验设备昂贵，具有放射性，为了培养高素质的学生，可以建立一套计算机仿真物理实验教学系统，如建立局域网，安装运行仿真物理实验软件《大学物理仿真实验210FOR INDOWS》，该软件包含20多个物理实验项目， 可选取其中部分相关实验如: 核磁共振实验、GM 计数管和核衰变的统计规律、 塞曼效应和电子自旋共振实验等。由于经费、技术等原因，目前我校尚未开设医学影像物理学实验。为了弥补不足，我们与医院影像科室的联合， 多次组织学生到附属医院相关科室实习，请超声、CT、核磁共振、SPECT等临床诊断教师及技术人员给学生当场讲解仪器的原理，操作方法及诊断等，让学生了解理论知识在临床医学中的具体应用， 使学生加深对理论知识的理解。

2.4 教师的专业素质是保证教学质量的关键。正如前面所述，医学影像物理学是门综合学科，也是一门新型学科。许多知识与技术对教师也是崭新课题。为了教好学生，自己首先要抓紧学习，更新知识。教师的继续教育也是必不可少的，可进行短期培训，到研究机构、大学、医院学习或深入实际工作一段时间，以便更好的胜任医学影像物理学的教学。

2.5 建立激励机制提高学生的学习主动性及积极性。人的潜能是无限的，但必须在一定的条件刺激下，才能释放出来。兴趣是最好的老师。

3 小结

对《医学影像物理学》的教学，要不断摸索，不断总结经验，逐步改进教学方法和手段，努力提高学生学习的积极性，才能取得好的教学效果。

【参考文献】

1 张泽宝. 医学影像物理学. 人民卫生出版社，2005.