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帶領學生認識近代物理（相對論、量子力學）與未來相關科學展望。
修課學生應具備基礎微積分的知識；一些必要的數學也將於課堂補充。
能力項目說明
課程目標：
1. 使學生體會基礎科學與科技發展的相輔相成
2. 提供學生未來在理、工、生、醫領域繼續深造及科技業界工作的基礎知識
學習成效：認識狹義相對論及量子物理概念；認識原子相關基礎知識。
| 週次 Week | 課程主題 Course Theme | 課程內容與指定閱讀 Content and Reading Assignment | 教學活動與作業 Activity and Homework | 學習投入時數 Estimated time devoted to coursework per week | |
|---|---|---|---|---|---|
| 課堂講授 Lecture Hours | 課程前後 Preparation Time | ||||
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1
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09/11: 課程介紹 Introduction |
近代物理發展簡史 (Ch.0) A Brief History of Modern Physics |
講授/閱讀 |
3.0
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4.5
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2
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09/18: 相對論 Relativity |
狹義相對論公設與結果 (Ch.1) Postulates; Consequences of Special Relativity |
講授/閱讀 |
3.0
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4.5
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3
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09/25: 相對論 Relativity |
Lorentz 變換 (Ch.1) The Lorentz Transformation |
講授/演練 |
3.0
|
4.5
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4
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10/02: 相對論 Relativity |
動量與能量 (Ch.1) Relativistic Momentum and Energy |
講授/演練 |
3.0
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4.5
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5
|
放假 |
放假 |
放假 |
0.0
|
4.5
|
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6
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10/16: 波的粒子性 Particle Properties of Waves |
電磁波；黑體輻射；光電效應 ；X光(Ch.2) Electromagnetic Waves; Blackbody Radiation; Photoelectric Effect; X-rays |
講授/閱讀 |
3.0
|
4.5
|
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7
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10/23: 波的粒子性 Particle Properties of Waves |
黑體輻射（光子氣體）；Compton 效應 (Ch.2; Ch. 9) Blackbody Radiation (Photon Gas); Compton Effect |
講授/閱讀 |
3.0
|
4.5
|
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8
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10/30: 粒子的波動性 Wave Properties of Particles |
de Broglie 的物質波 (Ch.3) de Broglie Waves |
講授/閱讀 |
3.0
|
4.5
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|
9
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11/06: 粒子的波動性 Wave Properties of Particles |
不確定性原理 (Ch.3) Uncertainty Principle |
講授/演練 |
3.0
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4.5
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10
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11/13: 原子的結構 Atomic Structure |
原子的組成；原子的光譜；Bohr 的原子模型 (Ch.4) The Composition of Atoms; Atomic Spectra; The Bohr Atom |
講授/閱讀 |
3.0
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4.5
|
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11
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11/20: 期中測驗 Midterm |
期中小考；波函數簡介 Midterm; Introduction to Quantum Mechanics (Ch.5) |
講授/演練 |
3.0
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4.5
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12
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11/27: 量子力學 Quantum Mechanics |
Schrödinger 方程式 (Ch.5 Schrödinger's Equation |
講授/演練 |
3.0
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4.5
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13
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12/04: 量子力學 Quantum Mechanics |
一維簡單系統(Ch.5) Simple One-Particle Systems in 1D |
講授/演練 |
3.0
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4.5
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14
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12/11: 量子力學 Quantum Mechanics |
一維簡單系統；穿隧效應; 期望值；觀察量與算符 (Ch.5) Simple One-Particle Systems in 1D; Tunnel Effect; Expectation Values; Observables and Operators |
講授/演練 |
3.0
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4.5
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15
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12/18: 氫原子的量子理論 Quantum Theory of the Hydrogen Atom |
氫原子的 Schrödinger 方程式；角動量 (Ch.6) Schrödinger's Equation for the Hydrogen Atom; Angular Momentum |
講授/演練 |
3.0
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4.5
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16
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12/25: 多電子的原子 Many-Electron Atoms |
電子自旋；不相容原理；週期表 (Ch.7) Electron Spin; Exclusion Principle; Periodic Table |
講授/閱讀 |
3.0
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4.5
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17
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放假 |
放假 |
放假 |
0.0
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5.0
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18
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01/08: 期末測驗 |
期末測驗 |
期末測驗 |
3.0
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4.5
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A. Beiser, Concepts of Modern Physics