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[說明]

熱統計物理一

授課老師

課程試聽
林秀豪
清華大學物理系特聘教授
 
學歷:美國加州大學聖塔芭芭拉分校物理博士
 
經歷:
   國家理論科學研究中心科學家(2006~2008)
   美國理論物理中心(聖塔芭芭拉)訪問研究員(2004)

*國立清華大學95、99、102傑出教學獎
*教學網站:http://hsiuhau.wikispaces.com/
*授課領域:統計力學、普通物理、 熱統計物理、
                   熱物理、應用數學、多體物理


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課程大綱

如果說同學的筆記是上課的精華,那老師的筆記就是精華中的精華! 林秀豪教授的熱統計物筆記公布囉! 想知道幽默風趣的豪豬教授的筆記有多可愛嗎? 想 知道80分鐘的課程,是如何幻化成幽默的卡通語言嗎? 

 

教科書
Thermal Physics (second edition, 1980) by Kittel and Kroemer.
一般來說,教科書最好不要太舊,才能跟上科學進展的腳步。很認真地讀了幾本新的教科書,發現 Kittel and Kroemer 寫的熱物理真是經典,也很對我的胃口。當然這和作者都在美國的加州大學任教無關,尤其與 Kroemer 在風光明媚的 Santa Barbara 教書這件事,特別沒有關係。

 

背景知識
General Physics: Temperature, entropy and heat. Bolzmann distribution. Stationary states (energy levels) in quantum physics.
Applied Math: Partial differentiation. Probability theory.
熱統計物理所需的背景知識不多,如果你之前很混,這是你東山再起的好時機。但這並不是說這門課很容易,因為上課內容包含很多新觀念,所以需要相當多的時間才能消化。教科書後面的習題一定要做,不然你跟得上的機率很小。

 

期末成績
學期共有三次評量:兩次期中考與期末考。三次分數加總後,其平均值為期末原始分數,視全班學習狀況於整體比較後,以等第制給定最後的成績。
一定被當的訣竅:習題課出席率低於七成,且期末原始分數低過60分的同學,很抱歉,你的期末成績必定不及格。
一定及格的方法:期末原始分數高於60分的同學,就恭喜你了。
每次考試有6題,每題佔20分,共120分,4題為計算題,1題為論述題,另有1題加分題。計算題由課本習題改寫(一定會改到背答案是沒用的,所以請不要白費力氣),事先演練並徹底瞭解習題,將有效提昇你的分數。論述題有字數與格式規定,請於考前多多練習。加分題是由上課內容延伸而來,有志於物理研究的同學,可以做為學習的指標。

 

上課時間
每星期上兩次80分鐘的課,共160分鐘,上課時間如下:
Mondays (10:10-11:30)
Wednesdays (08:30-09:50)

 

上課進度
下列為預估上課進度與內容,實際進度將視上課狀況調整,請定期瀏覽網頁上的最新消息與課程更新。
 
Week 1
Sep 12 (Mon) 中秋節

Sep 14 (Wed) L1: multiplicity (Chap 1)

Week 2
Sep 19 (Mon) L2: binary model system (Chap 1)
Sep 21 (Wed) L3: sharpness of multiplicity function (Chap 1)

Week 3
Sep 26 (Mon) L4: most probable configuration (Chap 2)
Sep 28 (Wed) 教師節

Week 4
Oct 3 (Mon) L5: temperature (Chap 2)
Oct 5 (Wed) L6: entropy (Chap 2)

Week 5
Oct 10 (Mon) 國慶日
Oct 12 (Wed) L7: Boltzmann factor (Chap 3)

Week 6
Oct 17 (Mon) L8: partition function (Chap 3)
Oct 19 (Wed) L9: Helmholtz free energy (Chap 3)

Week 7
Oct 24 (Mon) L10: Sackur-Tetrode equation (Chap 3)
Oct 26 (Wed) 1st midterm (Chap 1-3)

Week 8
Oct 31 (Mon) 發考卷與檢討考卷
Nov 2 (Wed) L11: Planck radiation law (Chap 4)

Week 9
Nov 7 (Mon) L12: electrical noise (Chap 4)
Nov 9 (Wed) L13: phonon and Debye theory (Chap 4)

Week 10
Nov 14 (Mon) L14: chemical potential (Chap 5)
Nov 16 (Wed) 全校運動會停課

Week 11
Nov 21 (Mon) L15: chemical potential, again (Chap 5)
Nov 23 (Wed) L16: thermodynamic relations and identities (Chap 5)

Week 12
Nov 28 (Mon) L17: Gibbs sum (Chap 5)
Nov 30 (Wed) 2nd midterm (Chap 4-5)

Week 13
Dec 5 (Mon) 發考卷與檢討考卷
Dec 7 (Wed) L18: quantum statistics (Chap 6)

Week 14
Dec 12 (Mon) L19: Fermi and Bose functions (Chap 6, page 152-160)
Dec 14 (Wed) L20: ideal gas in classical limit (Chap 6, page 160-171)

Week 15
Dec 19 (Mon) L21: thermal processes for ideal gas (Chap 6)
Dec 21 (Wed) L22: Fermi gas (Chap 7)

Week 16
Dec 26 (Mon) L23: metal, white dwarf star and nuclear matter (Chap 7)
Dec 28 (Wed) L24: Bose-Einstein condensation 1 (Chap 7)

Week 17
Jan 2 (Mon) L25: Bose-Einstein condensation 2 (Chap 7)
Jan 4 (Wed) L26: superfluidity in Helium (Chap 7)

Week 18 (Final Week)
Jan 11 (Wed) final (Chap6-7)

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