Podstawowe pojęcia fizyki kwantowej SPFiA 1101-S110
1. Wstęp. Dualizm korpuskularno-falowy
2. Fale mechaniczne w 1 wymiarze. Funkcja falowa.
Klasyczne równanie falowe
3. Fale mechaniczne w 2 i 3 wymiarach. Równanie falowe. Interferencja i dyfrakcja.
4. Fale elektromagnetyczne. Interferencja i dyfrakcja. Siatki dyfrakcyjne 1D, 2D, 3D.
5. Dualizm korpuskularno falowy promieniowania elektromagnetycznego. Foton. Zjawisko fotochemiczne, zjawisko fotoelektryczne, efekt Comptona.
6. Hipoteza de Broglie'a. "Zwykłe" zjawiska dyfrakcji i interferencji dla cząstek z niezerową masą spoczynkową.
7. Fale na "wiszącym wężu". Nieklasyczne równanie falowe i jego rozwiązania. Równanie Schrödingera bez potencjału.
8. Zmiana ośrodka. Odbicie fali mechanicznej. Równanie Schrödingera z potencjałem. Zjawisko tunelowe. Fale z ciągłą zmianą długości fali.
9. Dyfrakcja w przybliżeniu Borna i dyfrakcyjne badanie mikroobiektów.
10. Fale mechaniczne stojące na strunach i membranach (stany zdegenerowane).
11. Stany związane elektronu. Nieskończona studnia, skończona studnia. Atom wodoru.
12. Promieniowanie fal elektromagnetycznych przez ładunki poruszające się z przyspieszeniem, reguły wyboru.
Integralną częścią przedmiotu są ćwiczenia rachunkowe. Ich program obejmuje:
- przypominanie i ćwiczenie podstawowych metod rachunkowych potrzebnych przy rozwiązywaniu problemów,
- rozwiązywanie prostych rachunkowo problemów, sprawdzających zrozumienie poruszanych zagadnień,
- rozwiązywanie bardziej złożonych problemów rachunkowych, pogłębiających i utrwalających zdobyta wiedzę.
Tryb prowadzenia
Efekty kształcenia
Wiedza:
- rozpoznaje główne zagadnienia z fizyki drgań i fal;
- wyjaśnia i ocenia obserwowane w życiu codziennym podstawowe zjawiska z fizyki drgań i fal;
- opisuje zjawiska fizyczne pokazujące nieprzystawalność fizyki klasycznej do opisu mikroświata;
- wyjaśnia podstawowe pojęcia i formalizm mechaniki kwantowej;
- posiada zrozumienie kwantowego obrazu wielkości fizycznych, takich jak energia, pędu, itp.;
- analizuje właściwości rozwiązań równania Schrödingera dla cząstki w różnych potencjałach, a w szczególności w potencjale kulombowskim (atom wodoru).
Umiejętności i Kompetencje:
- porównuje wyniki doświadczeń z przewidywaniami modeli;
- na podstawie obserwacji formułuje problem i proponuje metodę jego rozwiązania;
- posiada umiejętność rozwiązywania standardowych zagadnień nierelatywistycznej fizyki kwantowej;
- opisuje zjawiska kwantowe za pomocą prostych modeli matematycznych;
- wyjaśnia efekty wynikające z dualizmu korpuskularno-falowego.
Kryteria oceniania
Student musi:
- zaliczyć (pozytywna ocena) obowiązkowe zadania domowe (teoretyczne i doświadczalne),
- zdać egzamin pisemny w formie testu z pytaniami otwartymi jak i wyboru,
- zdać kończący egzamin ustny.
Literatura
J. Ginter Podstawowe pojęcia fizyki kwantowej Wydział Fizyki UW 2005 ISBN 83-918323-6-8
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: