Mechanika kwantowa 1100-3001
Celem wykładu jest wprowadzienie słuchaczy w fascynujący świat obiektów opisywanych prawami nierelatywistycznej mechaniki kwantowej. Uwaga będzie skupiona na kształtowaniu "intuicji kwantowej" słuchaczy poprzez zastosowania teorii do opisu zjawisk w świecie atomów, cząsteczek i jąder atomowych.
Program:
1. Funkcja falowa i równanie Schrödingera. Liniowość równania Schrödingera i jej konsekwencje.
2. Postulaty mechaniki kwantowej. Obserwable kwantowe. Zasada nieoznaczoności.
3. Klasyfikacja rozwiązań równania Schrödingera: stany cząstki swobodnej, stany cząstki związanej w studni potencjału, stany rozproszeniowe, rozwiązania pasmowe w układach periodycznych.
4. Oscylator harmoniczny. Operatory kreacji i anihilacji.
5. Kwantowa teoria momentu pędu. Spin. Elementy teorii składania momentów pędu.
6. Ruch w polu sił centralnych. Atomu wodoru.
7. Ruch cząstki naładowanej w polu elektromagnetycznym.
8. Metody przybliżonego rozwiązywania równania Schrödingera: stacjonarny rachunek zaburzeń, metoda wariacyjna, przybliżenie WKB.
9. Rachunek zaburzeń zależny od czasu. Jonizacja atomu wodoru. Złota reguła Fermiego.
10. Kwantowa teoria rozpraszania: szereg Borna i metoda fal parcjalnych.
11. Elementy teorii wielu ciał: orbitale i wiązania molekularne na przykładzie cząsteczki H2, model gazu Fermiego, przybliżenie pola średniego.
12. Kwantowa natura Modelu Standardowego i jej tajemnice.
Zajęcia wymagane przed wykładem:
Analiza matematyczna i Algebra z geometrią lub Matematyka, Fizyka IV, Mechanika klasyczna
Forma zaliczenia:
Zaliczenie ćwiczeń i egzamin - szczegółowe reguły zaliczenia zostaną podane na pierwszych zajęciach
Oszacowanie czasu:
Wykład = 60 godzin
Ćwiczenia = 60 godzin
Zadania domowe = 70 godzin
Przygotowanie do testów i egzaminów = 70 godzin
W sumie około 260 godzin
Opis sporządził Stanisław Głazek, lipiec 2013.
Tryb prowadzenia
Założenia (opisowo)
Efekty kształcenia
Wiedza:
- znajomość zjawisk fizycznych pokazujących nieprzystawalność fizyki klasycznej do mikroświata
- opanowanie podstawowych pojęć i formalizmu matematycznego mechaniki kwantowej
- zrozumienie kwantowego obrazu wielkości fizycznych, takich jak energia, moment pędu, itp.
Umiejętności:
- rozwiązywanie standardowych zagadnień nierelatywistycznej mechaniki kwantowej
- opis zjawisk kwantowych za pomocą prostych modeli matematycznych
- wyjaśnianie efektów wynikających z dualizmu korpuskularno-falowego i interferencji kwantowej
Kryteria oceniania
- zadania domowe
- kolokwia
- końcowy egzamin pisemny
- końcowy egzamin ustny
Praktyki zawodowe
brak
Literatura
1. L. Schiff, Mechanika kwantowa.
2. L.D. Landau i E.M. Lifszyc, Mechanika kwantowa.
3. I. Białynicki-Birula, M. Cieplak i J. Kamiński, Teoria kwantów.
4. B.G. Englert, Lectures on Quantum Mechanics.
5. R.L. Liboff, Wstęp do mechaniki kwantowej.
6. R. Shankar, Mechanika kwantowa.
Więcej informacji
Więcej informacji o poziomie przedmiotu, roku studiów (i/lub semestrze) w którym się odbywa, o rodzaju i liczbie godzin zajęć - szukaj w planach studiów odpowiednich programów. Ten przedmiot jest związany z programami:
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: