经典英文物理学教材系列：相对论量子力学

　　Preface
　　1  The Theory of Special Relativity
　　1.1  The Lorentz Transformations
　　1.2  Relativistic Velocities
　　1.3  Mass， Momentum and Energy
　　1.4  Four-Vectors
　　1.5  Relativity and Electromagnetism
　　1.6  The Compton Effect
　　1.7  Problems
　　2  Aspects of Angular Momentum
　　2.1  Various Angular Momenta
　　2.2  Angular Momentum and Rotations
　　2.3  Operators and Eigenvectors for Spin 1/2
　　2.4  Operators for Higher Spins
　　2.5  Orbital Magnetic Moments
　　2.6  Spin Without Relativity
　　2.7  Thomas Precession
　　2.8  The Pauli Equation in a Central Potential
　　2.9  Dirac Notation
　　2.10  Clebsch-Gordan and Racah Coefficients
　　2.11  Relativistic Quantum Numbers and Spin-Angular Functions
　　2.12  Energy Levels of the One-Electron Atom
　　2.13  Plane Wave Expansions
　　2.14  Problems
　　3  Particles of Spin Zero
　　3.1  The Klein-Gordon Equation
　　3.2  Relativistic Wavefunctions， Probabilities and Currents
　　3.3  The Fine Structure Constant
　　3.4  The Two-Component Klein-Gordon Equation
　　3.5  Free Klein-Gordon Particles/Antiparticles
　　3.6  The Klein Paradox
　　3.7  The Radial Klein-Gordon Equation
　　3.8  The Spinless Electron Atom
　　3.9  Problems
　　4  The Dirac Equation
　　4.1  The Origin of the Dirac Equation
　　4.2  The Dirac Matrices
　　4.3  Lorentz Invariance of the Dirac Equation
　　4.4  The Non-Relativistic Limit of the Dirac Equation
　　4.5  An Alternative Formulation of the Dirac Equation
　　4.6  Probabilities and Currents
　　4.7  Gordon Decomposition
　　4.8  Forces and Fields
　　4.9  Gauge Invariance and the Dirac Equation
　　4.10  Problems
　　5  Free PaNicles/Antiparticles
　　5.1  Wavefunctions， Densities and Currents
　　5.2  Free-Particle Solutions
　　5.3  Free-Particle Spin
　　Rotations and Spinors
　　A Generalized Spin Operator
　　5.4  Negative Energy States， Antiparticles
　　5.5  Classical Negative Energy Particles?
　　5.6  The Klein Paradox Revisited
　　5.7  Lorentz Transformation of the Free-Particle Wavefunction
　　5.8  Problems
　　6  Symmetries and Operators
　　6.1  Non-Relativistic Spin Projection Operators
　　6.2  Relativistic Energy and Spin Projection Operators
　　6.3  Charge Conjugation
　　6.4  "lime-Reversal Invariance
　　6.5  Parity
　　6.6
　　6.7  Angular Momentum Again
　　6.8  Non-Relativistic Limits Again
　　6.9  Second Quantization
　　6.10  Field Operators
　　6.11  Second Quantization in Relativistic Quantum Mechanics
　　6.12  Problems
　　7  Separating Particles from Antiparticles
　　7.1  The Foldy-Wouthuysen Transformation for a Free Particle
　　7.2  Foldy-Wouthuysen Transformation of Operators
　　7.3  Zitterbewegung
　　7.4  Foldy-Wouthuysen Transformation of the Wavefunction
　　7.5  The F-W Transformation in an Electromagnetic Field
　　7.6  Problems
　　8  One-Electron Atoms
　　8.1  The Radial Dirac Equation
　　8.2  Free-Electron Solutions
　　8.3  One-Electron Atoms， Eigenvectors and Eigenvalues
　　8.4  Behaviour of the Radial Functions
　　8.5  The Zeeman Effect
　　8.6  Magnetic Dichroism
　　8.7  Problems
　　9  Potential Problems
　　9.1  A Particle in a One-Dimensional Well
　　9.2  The Dirac Oscillator
　　The Non-Relativistic Limit
　　Solution of the Dirac Oscillator
　　Expectation Values and the Uncertainty Principle
　　9.3  Blochs Theorem
　　9.4  The Relativistic Kronig-Penney Model
　　A One-Dimensional Time-Independent Dirac Equation
　　A Potential Step
　　A One-Dimensional Solid
　　9.5  An Electron in Crossed Electric and Magnetic Fields
　　An Electron in a Constant Magnetic Field
　　An Electron in a Field for which
　　9.6  Non-Linear Dirac Equations， the Dirac Soliton
　　9.7  Problems
　　10  More Than One Electron
　　10.1  The Breit Interaction
　　10.2  Two Electrons
　　10.3  Many-Electron Wavefunctions
　　10.4  The Many-Electron Hamiltonian
　　10.5  Dirac-Hartree-Fock Integrals
　　Single-Particle Integrals
　　Two-Particle Integrals
　　The Direct Coulomb Integral
　　The Exchange Integral
　　10.6  The Dirac-Hartree-Fock Equations
　　The One-Electron Atom
　　The Many-Electron Atom
　　10.7  Koopmans Theorem
　　10.8  Implementation of the Dirac-Hartree-Fock Method
　　10.9  Introduction to Density Functional Theory
　　10.10 Non-Relativistic Density Functional Theory
　　10.11 The Variational Principle and the Kohn-Sham Equation
　　10.12 Density Functional Theory and Magnetism
　　Density Functional Theory in a Weak Magnetic Field
　　Density Functional Theory in a Strong Magnetic Field
　　10.13 The Exchange-Correlation Energy
　　10.14 Relativistic Density Functional Theory (RDFT)
　　RDFT with an External Scalar Potential
　　RDFT with an External Vector Potential
　　The Dirac-Kohn-Sham Equation
　　10.15 An Approximate Relativistic Density Functional Theory
　　10.16 Further Development of RDFT
　　10.17 Relativistic Exchange-Correlation Functionals
　　10.18 Implementation of RDFT
　　11  Scattering Theory
　　11.1  Greens Functions
　　11.2  Time-Dependent Greens Functions
　　11.3  The T-Operator
　　11.4  The Relativistic Free-Particle Greens Function
　　11.5  The Scattered Particle Wavefunction
　　11.6  The Scattering Experiment
　　11.7  Single-Site Scattering in Zero Field
　　11.8  Radial Dirac Equation in a Magnetic Field
　　11.9  Single-Site Scattering in a Magnetic Field
　　11.10 The Single-Site Scattering Greens Function
　　11.11 Transforming Between Representations
　　11.12 The Scattering Path Operator
　　11.13 The Non-Relativistic Free Particle Greens Function
　　11.14 Multiple Scattering Theory
　　11.15 The Multiple Scattering Greens Function
　　11.16 The Average T-Matrix Approximation
　　11.17 The Calculation of Observables
　　The Band Structure
　　The Fermi Surface
　　The Density of States
　　The Charge Density
　　Magnetic Moments
　　Energetic Quantities
　　11.18 Magnetic Anisotropy
　　The Non-Relativistic Limit， the RKKY Interaction
　　The Orion of Anisotropy
　　12  Electrons and Photons
　　12.1  Photon Polarization and Angular Momentum
　　12.2  Quantizing the Electromagnetic Field
　　12.3  Time-Dependent Perturbation Theory
　　12.4  Photon Absorption and Emission in Condensed Matter
　　12.5  Magneto-Optical Effects
　　12.6  Photon Scattering Theory
　　12.7  Thomson Scattering
　　12.8  Rayleigh Scattering
　　12.9  Compton Scattering
　　12.10 Magnetic Scattering of X-Rays
　　12.11 Resonant Scattering of X-Rays
　　13  Superconductivity
　　13.1  Do Electrons Find Each Other Attractive?
　　13.2  Superconductivity， the Hamiltonian
　　13.3  The Dirac——Bogolubov-de Gennes Equation
　　13.4  Solution of the Dirac-Bogolubov-de Gennes Equations
　　13.5  Observable Properties of Superconductors
　　13.6  Elcctrodynamics of Superconductors
　　Appendix A  The Uncertainty Principle
　　Appendix B  The Confluent Hypergeometrie Function
　　B.1  Relations to Other Functions
　　Appendix C  Spherical Harmonics
　　Appendix D  Unit Systems
　　Appendix E  Fundamental Constants
　　References
　　Index

　　Unlike so many other supportive families, mine did not proof-read, or type this manuscript, or anything else. In fact they played absolutely mo part in the preparation of this book, and distracted me from it at every opportunity. They are not the slightest bit interested in physics and know nothing of relativity and quantum theory. Their lack of knowledge in these areas does not worry them at all. Furthermore they undermine one of the central tenets of the theory of relativity, by providing me with aunique frame of reference. Nonetheless, I would like to dedicate this book to them, Jo,Jessica, Susanna and Elizabeth.