教學大綱 Syllabus

科目名稱:統計力學

Course Name: Statistical Mechanics

修別:必

Type of Credit: Required

3.0

學分數

Credit(s)

40

預收人數

Number of Students

課程資料Course Details

課程簡介Course Description

為巨觀的熱力現象提供定量上的、微觀的、古典或量子統計理論計算。本課程內容以平衡態統計力學為主。

預備知識:已修或至少同時修習量子力學(一)

核心能力分析圖 Core Competence Analysis Chart

能力項目說明


    課程目標與學習成效Course Objectives & Learning Outcomes

    目標:

    (一)使學生認識微觀多體系統最重要的物理理論及其應用

    (二)培養學生解析能力及相關數學的運用

    (三)奠立學生修習本所其他課程及進一步於自然科學領域深造的物理基礎

    學習成效:認識並掌握統計力學的觀念及必備的數學方法

    每周課程進度與作業要求 Course Schedule & Requirements

    教學週次Course Week 彈性補充教學週次Flexible Supplemental Instruction Week 彈性補充教學類別Flexible Supplemental Instruction Type

    Week 1: Introduction

    Week 2: Review of Thermodynamics
    laws of thermodynamics; thermodynamic processes; thermodynamic entropy; thermodynamic potentials

    Weeks 3-4: Entropy
    microstates vs. macrostates; the statistical definition of entropy; entropy in information theory

    Weeks 5-9: Equilibrium Statistical Mechanics
    ensemble theory; maximum entropy principle; microcanonical ensemble; canonical ensemble; grand canonical ensemble

    Weeks 10-13: Quantum Statistical Mechanics
    systems of identical particles; occupation number representation; ideal Fermi gases; free electron model of metals; ideal Bose gases; Bose-Einstein condensate; black body radiation

    Weeks 14-16: Phase Transitions and Critical Phenomena
    classification of phase transitions; statistical models of phase transitions; [If time permits: Ginzburg-Landau theory; the Ising model in 1D and 2D; renormalization group]

    授課方式Teaching Approach

    90%

    講述 Lecture

    10%

    討論 Discussion

    0%

    小組活動 Group activity

    0%

    數位學習 E-learning

    0%

    其他: Others:

    評量工具與策略、評分標準成效Evaluation Criteria

    20% 作業、課堂表現

    40% 期中考、小考

    40% 期末考

    指定/參考書目Textbook & References

    M. Kardar, Statistical Physics of Particles
    P.K. Pathria, Statistical Mechanics
    K. Huang, Introduction to Statistical Physics

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