專班課程
不開放自由選修
大學物理- 從古文明到半導體 (一)
教師: 李威儀

2016/09/22 ~ 2017/01/12
50小時/16週 (報名結束)

摘要

本課程的教學目標如下: 自1950年代雷射及半導體元件的發明以來,量子力學的應用幾乎是無孔不入。近十年來,由於奈米材料的快速發展,更凸顯出量子力學的重要地位。但是對大多數國內的理工科系學生而言,由於他們在大一基礎物理課程中沒有接觸量子力學,而在大二以後,更鮮有修習量子力學相關課程的機會,因此對量子力學幾乎是毫無理解。但是,從事理工相關工作的現代高級知識份子對量子力學實在應該有基本的了解,如此方能對經常面對的現代科技產品有起碼的認識,也較能掌握未來科技發展的趨勢。對某些學生而言,與其在大一基礎物理課程中耗費太多的時間鑽研更深入的古典物理,可能不如將時間投入介紹量子力學的觀念及其各式應用。然而,目前絕大部分的基礎物理課本及教材都將主要篇幅集中於古典物理現象的探討,即使有觸及近代物理觀念者,也僅只討論極為粗淺的量子化觀念,而未能對量子力學及其應用作有系統的介紹。此門課的目的即在以兩學期的課程,設計一包含量子力學觀念及其應用的基礎物理教學內容。

課程目標

物理(一)的具體教學目標 :

  1. 以高中物理為基礎
  2. 強調古典物理中對發展量子力學及光電理論有重要性的觀念
  3. 避免過度涉入古典物理之細節
  4. 為導入及介紹量子力學做準備

物理(二)的具體教學目標 :

  1. 導入及介紹量子力學
  2. 配合歷史發展設計課程內容,不只讓學生知道結果,也要讓學生了解物理學及量子力學的思考方法及過程
  3. 以“將理論落實於應用”為目標,幫助學生了解量子力學對現代科技的重要性
  4. 使大一理工科系學生能在基礎物理課程中獲得完整的量子力學概念以及了解量子力學在發展現代奈米科學及光電技術上的重要性。並使學生在修完這門課後將至少可以了解以下幾種現代科技產品的原理或特性 :(1)雷射,(2)奈米材料, (3)半導體電子元(包括二極體,電晶體及積體電路)及(4)半導體光電元件(包括發光二極體,半導體雷射及太陽電池)

授課教師

李威儀

國立交通大學電子物理系教授

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課程進度表

第1週:第一章 物理發展與物理量簡介、第二章 向量

第2週:第三章 等加速度運動、第四章 牛頓定律、第五章 功、能量及功率

第3週:第三章 等加速度運動、第四章 牛頓定律、第五章 功、能量及功率

第4週:第六章 動量與碰撞、第七章 轉動與圓周運動

第5週:第六章 動量與碰撞、第七章 轉動與圓周運動

第6週:第八章 轉動動力學、第九章 熱力學與氣體動力學

第7週:第八章 轉動動力學、第九章 熱力學與氣體動力學

第8週:期中考、第十章 振盪

第9週:第十章 振盪

第10週:第十一章 波動、第十二章 波的干涉

第11週:第十一章 波動、第十二章 波的干涉

第12週:第十三- 十五章 靜電學

第13週:第十三- 十五章 靜電學

第14週:第十六章 合作無間的電與磁

第15週:第十六章 合作無間的電與磁

第16週:期末考

評分標準

  • 課程及格標準: 60分  滿分: 100分

通過標準


課程及格標準:60分滿分:100分

先修科目或先備能力

建議參考書目

  • “Physics for Computer Science Students” by N Garcia and A Damask