教學大綱 Syllabus

科目名稱:近代物理學

Course Name: Modern Physics

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

「近代物理學」課程旨在介紹20世紀以來物理學的重大突破,包括相對論量子力學。本課程為「電子物理學士學位學程」必修課程之一,開放給全校非學程同學選修,也開放給校外人士隨班附讀。選修本課程的學生應具備微積分普通物理的知識。

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

    1.理解近代物理與古典物理的不同
    2.訓練獨立思考的能力,提升自身科學素養,亦可作為之後專業課程的基礎。
    3.學習近代物理學在多學科領域及科技發展中的應用。

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

    週次

    課程主題

    課程內容與指定閱讀

    教學活動與作業

    1

     課程介紹 
    Introduction

     近代物理發展史
    A Brief History of Modern Physics

    講述/習題

    2

    相對論
    Relativity

     近代物理發展史
    A Brief History of Modern Physics
    狹義相對論公設與結果、
    時間膨脹、長度收縮

    Postulates and Consequences of Special Relativity, Time Dilation, Length Contraction

     講述/習題

    3

    相對論
    Relativity

     狹義相對論公設與結果、
    時間膨脹、長度收縮

    Postulates and Consequences of Special Relativity, Time Dilation, Length Contraction

     講述/習題

    4

    相對論
    Relativity

    雙胞胎悖論、Lorentz 變換
    The Twin Paradox,
    The Lorentz Transformation

     講述/習題

    5

    相對論
    Relativity

    相對論性動量與能量、
    廣義相對論

    Relativistic Momentum and Energy,
    General Relativity

     講述/習題

    6

    光波的粒子性
    Particle Properties of Waves

    黑體輻射、光電效應、
    Compton 效應、X

    Blackbody Radiation, Photoelectric Effect,
    Compton Effect, X-rays

     講述/習題

    7

    物質的粒子性
    The Particle Nature of Matter

    原子組成、原子光譜、
    Bohr 原子模型、對應原理

    The Composition of Atoms,
    Atomic Spectra, The Bohr Atom,
    The Correspondence Principle

     講述/習題

    8

    期中測驗 (10/21)
    Midterm

       

    9

    粒子的波動性
    Wave Properties of Particles

     de Broglie 物質波、
    Heisenberg 不確定性原理

    de Broglie Waves,
    Heisenberg Uncertainty Principle

     講述/習題

    10

    量子力學
    Quantum Mechanics

    波函數、Schrödinger 方程式、
    一維系統

    Wavefunction, Schrödinger's Equation,
    Quantum Mechanics in One Dimension

     講述/習題

    11

    量子力學
    Quantum Mechanics

    一維系統、期望值、
    觀察量與算符、穿隧效應
     
    Quantum Mechanics in One Dimension,
    Expectation Values, Observables and Operators, Tunnel Effect

     講述/習題

    12

    量子力學
    Quantum Mechanics

    一維系統、期望值、
    觀察量與算符、穿隧效應  

    Quantum Mechanics in One Dimension,
    Expectation Values, Observables and Operators, Tunnel Effect

     講述/習題

    13

    氫原子的量子力學
    Quantum Theory of the Hydrogen Atom

    氫原子的 Schrödinger 方程式、
    電子自旋

    Schrödinger's Equation for the Hydrogen Atom, Electron Spin

     講述/習題

    14

    氫原子的量子力學、
    多電子原子
    Quantum Theory of the Hydrogen Atom,
    Many-Electron Atoms

    氫原子的 Schrödinger 方程式、
    電子自旋、Pauli 不相容原理

    Schrödinger's Equation for the Hydrogen Atom, Electron Spin,
    The Pauli Exclusion Principle

     講述/習題

    15

    統計力學
    Statistical Mechanics

    Maxwell-Boltzmann
    Bose-EinsteinFermi-Dirac 分布

     Maxwell-Boltzmann Distribution,
    Bose-Einstein Distribution,
    Fermi-Dirac Distribution

    講述/習題

    16

    期末測驗 (12/16)
    Final Exam

     

     

    17

    自主總整學習
    Capstone Self-Learning

     

     

    18

    自主總整學習
    Capstone Self-Learning

     

     

    授課方式Teaching Approach

    80%

    講述 Lecture

    10%

    討論 Discussion

    0%

    小組活動 Group activity

    10%

    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

    作業 40%
    期中測驗 25%
    期末測驗 25%
    課堂參與度、出席率、討論、課堂測驗 10%

    指定/參考書目Textbook & References


    A. Beiser, Concepts of Modern Physics
    K. S. Krane, Modern Physics
    R. A. Serway, C. J. Moses, C. A. Moyer, Modern Physics
    R. Feynman, R. Leighton, and M. Sands, The Feynman Lectures on Physics

    已申請之圖書館指定參考書目 圖書館指定參考書查詢 |相關處理要點

    書名 Book Title 作者 Author 出版年 Publish Year 出版者 Publisher ISBN 館藏來源* 備註 Note

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    有條件開放使用:具備判斷真偽能力 Conditional Permitted to Use

    課程相關連結Course Related Links

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    課程附件Course Attachments

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