本課程的目標是使學員對量子物理產生興趣,並產生學習量子物理的動機。至少能掌握量子物理的幾個重要的核心概念。並且能以此為基礎,對尖端的物理發展能以這幾個核心概念為基礎有一定程度的瞭解。此外也希望透過對物理發展過程歷史的學習,能對科學社團的運作模式有正確的理解,而不會遭到坊間媒體誇大報導的誤導。
高崇文
學歷
美國馬里蘭大學物理博士
經歷
現任:
中原大學教授
中原高能中心主任
交通大學兼任教授
中央大學兼任教授
曾任:
德國法蘭克福大學宏博學者
英國曼徹斯特大學博士後研究員
美國北卡羅來納州立大學博士後研究員
臺灣國家理論中心物理組中心學者
中原大學副教授
1 Section:暗云密布─迈矢量子革命的大道:十九世纪的物理学发展
2 Section:黑体辐射
3 Section:维恩上场
4 Section:石破天惊─普朗克的量子假说
5 Section:奇怪的光量子
6 Section:不可思议的新统计
7 Section:原子结构
8 Section:氢之光谱
9 Section:波尔模型
10 Section:未知之光
11 Section:精益求精
12 Section:浓雾般的谜团
13 Section:自旋物语
14 Section:振子交响曲
15 Section:矩阵力学
16 Section:波动力学
17 Section:华山论剑
18 Section:新天新地
19 Section:期末考试
二十一世纪知识爆炸的时代,网络上遍布许多古典物理学的知识与信息,满满物理学家的历史,以及字里行间充满枯燥乏味的方程序,如何能用有趣又生活化的方式来了解量子物理学,将是本课程的主要的目标。
本课程以量子力学之历史人物为中心,并将错综复杂的量子力学形成的过程以轻松讲解的方式呈现,适时参杂历史人物的生活小故事以及与天文学相关知识引起兴趣,也让学习者对于教材内容更为印象深刻。每周课程第三单元内容为当周课程教材于生活中应用之例子,或是有关当周课程主题之趣味故事,期待让学生能产生兴趣进而自行寻找相关数据来学习。
主题顺序
主题
学习目标
教学单元影片
1
暗云密布─迈矢量子革命的大道:十九世纪的物理学发展
熟悉电磁学与统计力学的基础概念
单元1:电磁学的发展(十分钟)
单元2:热力学的发展(十分钟)
单元3:微波的应用(十分钟)
2
黑体辐射
了解黑体辐射的重要性
以及与电磁学与统计力学的关联
单元1:什么是黑体辐射(十分钟)
单元2:黑体辐射与热力学(十分钟)
单元3:宇宙微波背景(十分钟)
3
维恩上场
熟悉结合电磁学与统计力学的研究手法
单元1:Wien定律(十分钟)
单元2:Wien分布(十分钟)
单元3:如何测量恒星的大小?(十分钟)
4
石破天惊─普朗克的量子假说
了解普朗克量子论特别是与熵的关联
单元1:普朗克与黑体辐射(十分钟)
单元2:普朗克定律(十分钟)
单元3:普朗克其人其事(十分钟)
5
奇怪的光量子
了解光量子与量子不同之处
单元1:光电效应(十分钟)
单元2:光量子理论(十分钟)
单元3:光电倍增管(十分钟)
6
不可思议的新统计
熟悉量子统计力学的基础概念 特别是全同粒子的概念
单元1:波色-爱因斯坦统计(十分钟)
单元2:解开固体比热之谜(十分钟)
单元3:波色爱因斯坦凝结(十分钟)
7
原子结构
了解电子与原子核被发现的过程
单元1:发现电子(十分钟)
单元2:发现原子核(十分钟)
单元3:发现放射性(十分钟)
8
氢之光谱
了解氢光谱无法以古典物理理解的地方
单元1:氢原子光谱(十分钟)
单元2:季曼效应(十分钟)
单元3:如何测量恒星的磁场?(十分钟)
9
波尔模型
了解波尔模型与古典物理的差异
单元1:波尔模型(十分钟)
单元2:法兰克赫兹实验(十分钟)
单元3:原子核液滴模型(十分钟)
10
期末考试
范围:主题一到主题九
「波濤洶湧的量子革命(上)」課程一共十週,一到九週為課程主要內容,第十週為期末考試。每週主題共3個小單元,第1&2單元為主要課程內容,第3單元課程內容偏向當週主題課程之延伸應用的補充單元。每個單元提供一段大約10分鐘左右的視頻。每週課程結束後規劃測驗及作業,進而瞭解學習者的學習成成效,再透過同儕互評之合作學習的方式,促進學習者間的互動。考核標準請參見「評分標準說明」。
為了瞭解學習者報名課程的原因及學員期望在本課程中學習到什麼,所以,課程開始將會提供課前問卷提供學員填寫;課程結束也將會提供課後問卷供學員填寫,主要瞭解學習者在課程中是否真正理解課程內容的知識、課程編排、影片呈現方式等。
考核項目
評量比例(%)
平時
測驗*9(5%/1次)
45%
作業
同儕作業*3(10%/1次)
30%
期末測驗
25%
學習對象:
對於量子物理科學極有興趣,只需具備高中基礎物理之先備知識即可,適合想要瞭解量子物理學的來龍去脈、卻苦無門路的學習者,是絕佳的入門課程。
先備知識:
對於量子物理科學極有興趣,並具備高中基礎物理為佳。
1.我在此課程可以有什麼收穫?
週次
學習目標
熟悉電磁學與統計力學的基礎概念
了解黑體輻射的重要性以及與電磁學與統計力學的關聯
熟悉結合電磁學與統計力學的研究手法
了解普朗克量子論特別是與熵的關聯
了解光量子與量子不同之處
熟悉量子統計力學的基礎概念 特別是全同粒子的概念
了解電子與原子核被發現的過程
了解氫光譜無法以古典物理理解的地方
瞭解波爾模型與古典物理的差異
2.此課程是否會提供上課投影片?
會,本課程於教材區提供PDF檔案形式之課程簡報。
3.作業上傳可以使用那些格式?
PDF、WORD
4.我現在才發現有這麼好的資源,來不及上完怎麼辦?
別緊張,只要課程尚未結束,都可以進行報名上課。
5.課程結束後是否能繼續學習呢?
可以,只要您已報名上課,即使課程結束,也能利用您註冊的帳號登入繼續修習課程。
6.如果不瞭解課程內容怎麼辦?
別看高崇文老師影片中較嚴肅之講課方式,其實高老師本人是一位非常非常Nice的老師,面授課程中常常喜歡與學生互動,所以實體課程中非常受學生的歡迎。如果學員有任何問題,都可以在討論區發問,高老師或助教都會耐心回覆並解決您的問題。