2014年湖南师范大学070201理论物理考研大纲

　　2014年硕士研究生入学考试自命题考试大纲
　　考试科目代码：[725]考试科目名称：量子力学
　　一、考试形式与试卷结构
　　1)试卷成绩及考试时间：本试卷满分为150分，考试时间为180分钟。
　　2)答题方式：闭卷、笔试
　　3)试卷内容结构
　　（一）客观题部分20%
　　（二）主观题部分80%
　　4)题型结构
　　a:填空题，10小题，每小题3分，共30分
　　b:简述题，8小题，每小题5分，共40分
　　c:计算题，4小题，每小题20分，共80分
　　二、考试内容与考试要求
　　1．绪论
　　考试内容:
　　a．量子力学诞生的历史背景。
　　b．德布罗意关于微观粒子的波粒二象性的假设。
　　考试要求:
　　了解经典物理困难及量子理论的解决之道；掌握能量动量与频率波长的关系式。
　　2．波函数和薛定谔方程
　　考试内容：
　　波函数的统计诠释；薛定谔方程；态叠加原理；海森堡不确定关系；一维势场中的粒子。
　　考试要求：
　　a.理解量子力学与经典力学在关于描写微观粒子运动状态及其运动规律时的不同观念。
　　b.掌握波函数的标准化条件：有限性、连续性、单值性。
　　c.理解态叠加原理以及任何波函数按不同动量的平面波展开的方法及其物理意义。
　　d.了解薛定谔方程的建立过程以及它在量子力学中的地位；薛定谔方程和定态薛定谔方程的关系；波函数和定态波函数的关系。
　　e.对于求解一维薛定谔方程，应掌握边界条件的确定和处理方法；掌握一维无限深阱的求解方法及其物理讨论；掌握一维谐振子的能谱及其定态波函数的一般特点及其代数处理方法;了解势垒贯穿的讨论方法及其对隧道效应的解释。
　　3．力学量用算符表达
　　考试内容：
　　算符运算规则；厄米算符的本征值与本征函数；连续譜本征函数归一化；共同本征函数；力学量随时间的演化；守恒量；中心力场。
　　考试要求：
　　a.掌握算符的本征值和本征方程的基本概念；厄米算符的本征值必为实数；坐标算符和动量算符以及量子力学中一切可观察的力学量所对应的算符均为厄米算符。
　　b.掌握有关动量算符和角动量算符的本征值和本征函数，它们的归一性和正交性的表达形式，以及与这些算符有关的算符运算的对易关系式。
　　c.电子在正点电荷库仑场中的运动提供了三维中心力场下薛定谔方程求解的范例，由此了解一般三维中心力场下求解薛定谔方程的基本步骤和方法，特别是分离变量法。
　　d.掌握力学量平均值的计算方法．掌握计算力学量的可能值、概率和平均值；理解在什么状态下力学量具有确定值以及在什么条件下，两个力学量同时具有确定值。
　　e.掌握不确定关系并能应用这一关系在一定条件下来估算一些体系的某些物理量的下限。
　　f.掌握根据体系的哈密顿算符来判断该体系中可能存在的守恒量如：能量、动量、角动量、宇称等。
　　4．表象理论
　　考试内容：
　　量子态的不同表象与幺正变换；力学量的矩阵表示；量子力学的矩阵形式；狄拉克符号。
　　考试要求：
　　a.理解力学量所对应的算符在具体的表象下可以用矩阵来表示；厄米算符与厄米矩阵相对应；力学量算符在自身表象下为一对角矩阵。
　　b.掌握量子力学公式的矩阵形式及求解本征值、本征矢的矩阵方法。
　　c.理解狄拉克符号及占有数表象。
　　5．电子自旋和全同粒子
　　考试内容：
　　电子自旋态与自旋算符；总角动量的本征态；碱金属原子光谱双线结构与塞曼效应；自旋单态与三重态；自选纠缠；全同粒子体系与波函数的交换对称性。
　　考试要求：
　　a.理解斯特恩-格拉赫实验．掌握电子自旋回转磁比率与轨道回转磁比率。
　　b.掌握自旋算符的对易关系和自旋算符的矩阵形式(泡利矩阵)．与自旋相联系的测量值、概率、平均值等的计算以及本征值方程和本征函数的求解方法。
　　c.了解简单塞曼效应的物理机制。
　　d.了解角动量藕合概念及碱金属原子光谱双线结构和物理解释。
　　e.掌握量子力学的全同性原理；理解多体全同粒子波函数有粒子交换对称和反对称之分；掌握玻色子体系多体波函数取交换对称形式，费米子体系取交换反对称形式，以及费米子服从泡利不相容原理。
　　f.理解在自旋与轨道相互作用可以忽略时，体系波函数可写为空间部分和自旋部分乘积形式；对于两电子体系则有自旋单重态和三重态之分，前者自旋波函数粒子交换反对称的，空间波函数则是对称；后者自旋波函数粒子交换对称的，空间波函数则是反对称的。
　　6.微扰理论
　　考试内容：
　　束缚态微扰论；散射态微扰论。
　　考试要求：
　　a.了解定态微扰论的适用范围和条件。
　　b.对于非简并的定态微扰论要求掌握波函数一级修正和能级一级、二级修正的计算。
　　c.对于简并的微扰论，应能掌握零级波函数的确定和一级能量修正的计算。
　　d.了解散射理论的基本概念。
　　7.量子跃迁
　　考试内容：
　　量子态随时间演化；周期微扰与有限时间内的常微扰；能量时间不确定关系；光的吸收与辐射。
　　考试要求：
　　a.了解常微扰和周期性微扰下的跃迁几率表达式。
　　b.理解能量与时间之间的不确定关系。
　　c.了解光的发射与吸收的爱因斯坦系数以及原子由初态跃迁到终态产生的辐射强度与电偶极相互作用能的矩阵元的模平方成正比，由此可以确定偶极跃迁中角量子数和磁量子数的选择定则。
　　三、参考书目
　　《量子力学教程》曾谨言著科学出版社
　　《量子力学教程》周世勋编高教出版社

　　2014年硕士研究生入学考试自命题考试大纲
　　考试科目代码：[]考试科目名称：高等数学
　　一、考试形式与试卷结构
　　1)试卷成绩及考试时间
　　本试卷满分为150分，考试时间为180分钟。
　　2)答题方式：闭卷、笔试
　　3)试卷内容结构
　　函数、极限与连续25%
　　一元函数微积分40%
　　多元函数微积分20%
　　常微分方程8%
　　线性代数7%
　　4)题型结构
　　a:单项选择题，9小题，每小题3分，共27分
　　b:填空题，8小题，每小题4分，共32分
　　c:解答题(包括证明题)，9小题，每小题分，共91分
　　二、考试内容与考试要求
　　1、函数、极限、连续
　　考试内容
　　函数的概念及表示法函数的有界性(有界和收敛的关系存在正数M使f(x)<M恒成立则有界，不存在M则无界，注意与无穷大的区别-如振荡型函数)、单调性、周期性(注意周期函数的定积分性质)和奇偶性(奇偶性的前提是定义域关于原点对称)复合函数(两个函数的定义域值域之间关系)、反函数(函数必须严格单调，则存在单调性相同的反函数且与其原函数关于y=x对称)、分段函数和隐函数基本初等函数的性质及其图形初等函数函数关系的建立(应用题)数列极限(转化为函数极限单调有界定积分夹逼定理)与函数极限(四则变换无穷小代换积分中值定理洛必塔法则泰勒公式-要齐次展开)的定义及其性质(局部保号性)函数的左极限与右极限(注意正负号)无穷小(以零为极限)和无穷大(大于任意正数)的概念及其关系无穷小的性质(和性质积性质)及无穷小的比较(求导定阶)极限的四则运算(要在各自极限存在的条件下)极限存在的两个准则：单调有界准则和夹逼准则两个重要极限:
　　函数连续的概念(点极限存在且等于函数值)函数间断点的类型(第一型(有定义)：可去型，跳跃型第二型(无定义)：无穷型，振荡型)初等函数的连续性闭区间上连续函数的性质(零点定理介值定理)
　　考试要求
　　（1）．理解函数的概念，掌握函数的表示法，并会建立简单应用问题中的函数关系式。
　　（2）．了解函数的有界性、单调性、周期性和奇偶性．
　　（3）．理解复合函数及分段函数的概念，了解反函数及隐函数的概念．
　　（4）.掌握基本初等函数的性质及其图形，了解初等函数的概念.
　　（5）.理解极限的概念，理解函数左极限与右极限的概念，以及函数极限存在与左、右极限之间的关系．
　　（6）．掌握极限的性质及四则运算法则
　　（7）．掌握极限存在的两个准则，并会利用它们求极限，掌握利用两个重要极限求极限的方法．
　　（8）．理解无穷小、无穷大的概念，掌握无穷小的比较方法，会用等价无穷小求极限．
　　（9）．理解函数连续性的概念（含左连续与右连续），会判别函数间断点的类型．
　　（10）．了解连续函数的性质和初等函数的连续性，理解闭区间上连续函数的性质（有界性、最大值和最小值定理、介值定理），并会应用这些性质．
　　2、一元函数微分学
　　考试内容
　　导数和微分的概念导数的几何意义和物理意义函数的可导性与连续性之间的关系平面曲线的切线和法线导数和微分的四则运算基本初等函数的导数复合函数、反函数、隐函数以及参数方程所确定的函数的微分法高阶导数一阶微分形式的不变性微分中值定理洛必达（L'Hospital）法则函数单调性的判别函数的极值函数图形的凹凸性、拐点及渐近线函数图形的描绘函数的最大值与最小值弧微分曲率的概念曲率圆与曲率半径
　　考试要求
　　（1）理解导数和微分的概念，理解导数与微分的关系，理解导数的几何意义，会求平面曲线的切线方程和法线方程，了解导数的物理意义，会用导数描述一些物理量，理解函数的可导性与连续性之间的关系．
　　（2）掌握导数的四则运算法则和复合函数的求导法则，掌握基本初等函数的导数公式．了解微分的四则运算法则和一阶微分形式的不变性，会求函数的微分．
　　（3）了解高阶导数的概念，会求简单函数的高阶导数．
　　（4）会求分段函数的导数，会求隐函数和由参数方程所确定的函数以及反函数的导数.
　　（5）理解并会用罗尔(Rolle)定理、拉格朗日(Lagrange)中值定理和泰勒(Taylor)定理，了解并会用柯西(Cauchy)中值定理．
　　（6）掌握用洛必达法则求未定式极限的方法．
　　（7）理解函数的极值概念，掌握用导数判断函数的单调性和求函数极值的方法，掌握函数最大值和最小值的求法及其应用．
　　（8）会用导数判断函数图形的凹凸性（注：在区间内，设函数具有二阶导数。当时，的图形是凹的；当时，的图形是凸的），会求函数图形的拐点以及水平、铅直和斜渐近线，会描绘函数的图形．
　　（9）了解曲率、曲率圆与曲率半径的概念，会计算曲率和曲率半径．
　　3、一元函数积分学
　　考试内容
　　原函数和不定积分的概念不定积分的基本性质基本积分公式定积分的概念和基本性质定积分中值定理积分上限的函数及其导数牛顿-莱布尼茨（Newton-Leibniz）公式不定积分和定积分的换元积分法与分部积分法有理函数、三角函数的有理式和简单无理函数的积分反常（广义）积分定积分的应用
　　考试要求
　　（1）理解原函数的概念，理解不定积分和定积分的概念．
　　（2）掌握不定积分的基本公式，掌握不定积分和定积分的性质及定积分中值定理，掌握换元积分法与分部积分法．
　　（3）会求有理函数、三角函数有理式和简单无理函数的积分．
　　（4）理解积分上限的函数，会求它的导数，掌握牛顿-莱布尼茨公式．
　　（5）了解反常积分的概念，会计算反常积分．
　　（6）掌握用定积分表达和计算一些几何量与物理量（平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体积及侧面积、平行截面面积为已知的立体体积、功、引力、压力、质心、形心等）及函数的平均值．
　　4、向量代数和空间解析几何
　　考试内容
　　向量的概念向量的线性运算向量的数量积和向量积向量的混合积两向量垂直、平行的条件两向量的夹角向量的坐标表达式及其运算单位向量方向数与方向余弦曲面方程和空间曲线方程的概念平面方程直线方程平面与平面、平面与直线、直线与直线的夹角以及平行、垂直的条件点到平面和点到直线的距离球面柱面旋转曲面常用的二次曲面方程及其图形空间曲线的参数方程和一般方程空间曲线在坐标面上的投影曲线方程
　　考试要求
　　（1）理解空间直角坐标系，理解向量的概念及其表示.
　　（2）掌握向量的运算（线性运算、数量积、向量积、混合积），了解两个向量垂直、平行的条件.
　　（3）理解单位向量、方向数与方向余弦、向量的坐标表达式，掌握用坐标表达式进行向量运算的方法.
　　（4）掌握平面方程和直线方程及其求法.
　　（5）会求平面与平面、平面与直线、直线与直线之间的夹角，并会利用平面、直线的相互关系（平行、垂直、相交等）解决有关问题.
　　（6）会求点到直线以及点到平面的距离.
　　（7）了解曲面方程和空间曲线方程的概念.
　　（8）了解常用二次曲面的方程及其图形，会求简单的柱面和旋转曲面的方程.
　　（9）了解空间曲线的参数方程和一般方程.了解空间曲线在坐标平面上的投影，并会求该投影曲线的方程.
　　5、多元函数微分学
　　考试内容
　　多元函数的概念二元函数的几何意义二元函数的极限与连续的概念有界闭区域上多元连续函数的性质多元函数的偏导数和全微分全微分存在的必要条件和充分条件多元复合函数、隐函数的求导法二阶偏导数方向导数和梯度空间曲线的切线和法平面曲面的切平面和法线二元函数的二阶泰勒公式多元函数的极值和条件极值多元函数的最大值、最小值及其简单应用
　　考试要求
　　（1）理解多元函数的概念，理解二元函数的几何意义.
　　（2）了解二元函数的极限与连续的概念以及有界闭区域上连续函数的性质.
　　（3）理解多元函数偏导数和全微分的概念，会求全微分，了解全微分存在的必要条件和充分条件，了解全微分形式的不变性.
　　（4）理解方向导数与梯度的概念，并掌握其计算方法.
　　（5）掌握多元复合函数一阶、二阶偏导数的求法.
　　（6）了解隐函数存在定理，会求多元隐函数的偏导数.
　　（7）了解空间曲线的切线和法平面及曲面的切平面和法线的概念，会求它们的方程.
　　（8）了解二元函数的二阶泰勒公式.
　　（9）理解多元函数极值和条件极值的概念，掌握多元函数极值存在的必要条件，了解二元函数极值存在的充分条件，会求二元函数的极值，会用拉格朗日乘数法求条件极值，会求简单多元函数的最大值和最小值，并会解决一些简单的应用问题.
　　6、多元函数积分学
　　考试内容
　　二重积分与三重积分的概念、性质、计算和应用两类曲线积分的概念、性质及计算两类曲线积分的关系格林（Green）公式平面曲线积分与路径无关的条件二元函数全微分的原函数两类曲面积分的概念、性质及计算两类曲面积分的关系高斯（Gauss）公式斯托克斯（Stokes)公式散度、旋度的概念及计算曲线积分和曲面积分的应用
　　考试要求
　　（1）理解二重积分、三重积分的概念，了解重积分的性质，了解二重积分的中值定理.
　　（2）掌握二重积分的计算方法（直角坐标、极坐标），会计算三重积分（直角坐标、柱面坐标、球面坐标）.
　　（3）理解两类曲线积分的概念，了解两类曲线积分的性质及两类曲线积分的关系.
　　（4）掌握计算两类曲线积分的方法.
　　（5）掌握格林公式并会运用平面曲线积分与路径无关的条件，会求二元函数全微分的原函数.
　　（6）了解两类曲面积分的概念、性质及两类曲面积分的关系，掌握计算两类曲面积分的方法，掌握用高斯公式计算曲面积分的方法，并会用斯托克斯公式计算曲线积分.
　　（7）了解散度与旋度的概念，并会计算.
　　（8）会用重积分、曲线积分及曲面积分求一些几何量与物理量（平面图形的面积、体积、曲面面积、弧长、质量、质心、、形心、转动惯量、引力、功及流量等）.
　　7、无穷级数
　　考试内容
　　常数项级数的收敛与发散的概念收敛级数的和的概念级数的基本性质与收敛的必要条件几何级数与级数及其收敛性正项级数收敛性的判别法交错级数与莱布尼茨定理任意项级数的绝对收敛与条件收敛函数项级数的收敛域与和函数的概念幂级数及其收敛半径、收敛区间（指开区间）和收敛域幂级数的和函数幂级数在其收敛区间内的基本性质简单幂级数的和函数的求法初等函数的幂级数展开式。
　　考试要求
　　（1）理解常数项级数收敛、发散以及收敛级数的和的概念，掌握级数的基本性质及收敛的必要条件.
　　（2）掌握几何级数与级数的收敛与发散的条件.
　　（3）掌握正项级数收敛性的比较判别法和比值判别法，会用根值判别法.
　　（4）掌握交错级数的莱布尼茨判别法.
　　（5）了解任意项级数绝对收敛与条件收敛的概念以及绝对收敛与收敛的关系.
　　（6）了解函数项级数的收敛域及和函数的概念.
　　（7）理解幂级数收敛半径的概念、并掌握幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域的求法.
　　（8）了解幂级数在其收敛区间内的基本性质（和函数的连续性、逐项求导和逐项积分），会求一些幂级数在收敛区间内的和函数，并会由此求出某些数项级数的和.
　　（9）了解函数展开为泰勒级数的充分必要条件.
　　（10）掌握，，，及的麦克劳林（Maclaurin）展开式，会用它们将一些简单函数间接展开为幂级数。
　　8、常微分方程
　　考试内容
　　常微分方程的基本概念变量可分离的微分方程齐次微分方程一阶线性微分方程伯努利（Bernoulli）方程全微分方程可用简单的变量代换求解的某些微分方程，线性微分方程解的性质及解的结构定理。
　　考试要求
　　（1）了解微分方程及其阶、解、通解、初始条件和特解等概念.
　　（2）掌握变量可分离的微分方程及一阶线性微分方程的解法．
　　（3）会解齐次微分方程、伯努利方程和全微分方程，会用简单的变量代换解某些微分方程．
　　（4）会用降阶法解下列形式的微分方程：
　　和．
　　（5）理解线性微分方程解的性质及解的结构．
　　（6）会用微分方程解决一些简单的应用问题．
　　9、线性代数
　　考试内容
　　行列式的概念和基本性质行列式按行（列）展开定理矩阵的概念矩阵的线性运算矩阵的乘法方阵的幂方阵乘积的行列式矩阵的转置逆矩阵的概念和性质矩阵可逆的充分必要条件伴随矩阵矩阵的初等变换初等矩阵矩阵的秩矩阵的等价分块矩阵及其运算向量的概念向量的线性组合与线性表示向量组的线性相关与线性无关向量组的秩向量组的秩与矩阵的秩之间的关系向量空间及其相关概念线性方程组的克莱姆（Cramer）法则齐次线性方程组有非零解的充分必要条件非齐次线性方程组有解的充分必要条件线性方程组解的性质和解的结构非齐次线性方程组的通解
　　考试要求
　　（1）了解行列式的概念，掌握行列式的性质．
　　（2）会应用行列式的性质和行列式按行（列）展开定理计算行列式．
　　（3）理解矩阵的概念，了解单位矩阵、数量矩阵、对角矩阵、三角矩阵、对称矩阵和反对称矩阵以及它们的性质．
　　（4）掌握矩阵的线性运算、乘法、转置以及它们的运算规律，了解方阵的幂与方阵乘积的行列式的性质.
　　（5）理解逆矩阵的概念，掌握逆矩阵的性质以及矩阵可逆的充分必要条件，理解伴随矩阵的概念，会用伴随矩阵求逆矩阵．
　　（6）理解矩阵初等变换的概念，了解初等矩阵的性质和矩阵等价的概念，理解矩阵的秩的概念，掌握用初等变换求矩阵的秩和逆矩阵的方法．
　　（7）了解分块矩阵及其运算．
　　（8）理解向量组线性相关、线性无关的概念，掌握向量组线性相关、线性无关的有关性质及判别法．
　　（9）理解向量组等价的概念，理解矩阵的秩与其行(列)向量组的秩之间的关系.
　　（10）会用克莱姆法则．
　　（11）理解非齐次线性方程组解的结构及通解的概念．
　　（12）掌握用初等行变换求解线性方程组的方法．
　　三、参考书目
　　[1]同济大学数学系编.高等数学（第六版）.高等教育出版社,
　　[2]彭冨连主编.高等数学.湖南师大出版社,
　　[3]同济大学数学系编.线性代数（第五版）.高等教育出版社,