Wybrane zagadnienia mechaniki kwantowej
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 0900-FS3-1ZMK |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Wybrane zagadnienia mechaniki kwantowej |
Jednostka: | Wydział Fizyki. (do 30.09.2019) |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowe |
Wymagania (lista przedmiotów): | Elementy elekrodynamiki klasycznej 0900-FS1-2EEK |
Założenia (lista przedmiotów): | Elementy elekrodynamiki klasycznej 0900-FS1-2EEK |
Założenia (opisowo): | Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zastosowaniem mechaniki kwantowej do opisu struktury materii ciała stałego oraz oddziaływania z zewnętrznym polem elektromagnetycznym.. Szczególny nacisk kładzie się na zastosowanie pełnego formalizmu mechaniki kwantowej, notacji Diraca. Omawiane przybliżone metody rachunkowe mają ukazać prawdziwy charakter obliczeń kwantowo-mechanicznych dla układów fizycznych. |
Tryb prowadzenia przedmiotu: | w sali |
Skrócony opis: |
Wybrane zagadnienia mechaniki kwantowej jest jedno-semestralnym kursem przedmiotu, obejmującym 30 godzin wykładu.. Treść nauczania obejmuje: 1. Formalizm mechaniki kwantowej dla jednej cząstki 2. Rachunek zaburzeń niezależny od czasu 3. Operatory Hamiltonianu w reprezentacji położeniowej 4. Przybliżenie Hartree dla równania Schrödingera 5. Atomy wodoropodobne i alkaliczne. 6. Atomy dwuelektronowe. 7. Rachunek wariacyjny 8. Pełna funkcja falowa elektronów w atomach 9. Metoda Hartree-Focka 10. Atomy w polu elektromagnetycznym 11. Teorie wiązań chemicznych |
Pełny opis: |
Wybrane zagadnienia mechaniki kwantowej jest jedno-semestralnym kursem przedmiotu, obejmującym 30 godzin wykładu (2 godziny tygodniowo). Profil studiów: ogólnoakademicki. Forma studiów: stacjonarne. Moduł: fizyka teoretyczna, przedmiot obowiązkowy. Dziedzina i dyscyplina nauki: nauki fizyczne, mechanika kwantowa. Rok studiów, semestr: 1 rok, 2semestr, studia III stopnia. Wymagania wstępne: kurs mechaniki klasycznej, elementy elektrodynamiki klasycznej, elementy mechaniki kwantowej, mechanika kwantowa Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie zadań, zadania domowe, dyskusje, konsultacje, samodzielne studiowanie. Punkty ECTS: 5. Bilans nakładu pracy studenta: wykład (30 godzin), dyskusje (5 godzin), konsultacje (15 godzin), samodzielne studiowanie (90 godzin). Wskaźniki ilościowe: wykład (2 punkty ECTS), dyskusje (0,5 punktu ECTS), konsultacje (0,5 punktu ECTS), samodzielne studiowanie (2 punkty ECTS). Treść nauczania obejmuje: 1. Formalizm mechaniki kwantowej dla jednej cząstki 2. Rachunek zaburzeń niezależny od czasu, przypadek bez degeneracji, przypadek z degeneracją dwukrotną. 3. Operatory Hamiltonianu w reprezentacji położeniowej, kinematyczne poprawki relatywistyczne, równanie Diraca, oddziaływanie z polem elektromagnetycznym, równanie Pauliego jako granica nierelatywistyczna równania Diraca, równanie Diraca - poprawki relatywistyczne dla potencjału sferycznie symetrycznego 4. Przybliżenie Hartree dla równania Schrödingera 5. Atomy wodoropodobne, atom wodoru - użyteczne wzory, atom wodoropodobny, prawdopodobieństwo radialne, równanie kątowe i harmoniki sferyczne. 6. Atomy alkaliczne, elektrony rdzenia, elektron optyczny. 7. Atomy dwu-elektronowe, stan podstawowy w rachunku zaburzeń, fizyczna interpretacja całki kulombowskiej, 8. Rachunek wariacyjny, dobór próbnych funkcji falowych, energia stanu podstawowego dla atomu 2-elektronowego, parametryzacja funkcji próbnej - metoda Hylleraasa 9. Pełna funkcja falowa elektronów w atomach, stany wzbudzone jednego elektronu w atomie 2-elektronowym, układ okresowy pierwiastków. 10. Metoda Hartree-Focka, równania Hartree-Focka. 11. Atomy w polu elektromagnetycznym, efekt Starka w rachunku perturbacyjnym, liniowy efekt Starka, oddziaływanie z polem magnetycznym: zakres Paschena-Backa, zakres Zeemana, diamagnetyzm atomowy. 12. Teorie wiązań chemicznych, przybliżenie Borna-Oppenheimera, cząsteczka dwuatomowa, metoda orbitali molekularnych (MO-LCAO) dla układu jedno-elektronowego, metoda orbitali molekularnych (MO-LCAO) dla układu dwu-elektronowego, mtoda wiązań walencyjnych (VB), porównanie metod MO i VB |
Literatura: |
1) L. Schiff: "Mechanika kwantowa" 2) J.J. Sakurai, J.J.Napolitano: "Modern quantum mechanics". 3) D.J. Griffiths; "Introduction to quantum mechanics. 4) S. Weinberg, "Lectures on quantum mechanics". 5) I. Białynicki-Birula, M. Cieplak, J. Kaminski: "Teoria kwantów" |
Efekty uczenia się: |
Student: 1. Rozumie rolę modelu ilościowego i abstrakcyjnego opisu obiektu fizycznego oraz zjawiska fizycznego w zakresie podstawowych działów fizyki. 2. Zna ograniczenia stosowalności wybranych teorii fizycznych, modeli obiektów fizycznych i opisu zjawisk fizycznych. 3. Rozumie formalną strukturę podstawowych teorii fizycznych, potrafi użyć odpowiednich narzędzi matematycznych do ilościowego opisu zjawisk z wybranych działów fizyki. 4. Ma wiedzę z zakresu podstaw mechaniki kwantowej, formalizmu i probabilistycznej interpretacji teorii, zna teoretyczny opis oraz narzędzia matematyczne do analizy wybranych układów kwantowych. 5. Umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z zasobów literatury oraz zasobów Internetu w odniesieniu do problemów mechaniki kwantowej. 6. Rozumie strukturę fizyki jako dyscypliny naukowej, uzyskuje świadomość powiązań poszczególnych dziedzin i teorii, zna przykłady błędnych hipotez fizycznych i błędnych teorii fizycznych. 7. Umie stosować poznane narzędzia matematyki do formułowania i rozwiązywania wybranych problemów z zakresu fizyki teoretycznej i doświadczalnej. 8. Umie przedstawić teoretyczne sformułowanie mechaniki kwantowej oraz używając odpowiednich narzędzi matematycznych przeprowadzić teoretyczną analizę wybranych układów kwantowych. 9. Zna ograniczenia swojej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych. 10. Potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze i zasobach Internetu, także w językach obcych. Kody: K_W22, K_U20. |
Metody i kryteria oceniania: |
Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia: 1. Umiejętność dyskusji na tematy związane z przedmiotem. 2. Umiejętność korzystania z zasobów literatury i Internetu. 3. Zdolność do współpracy w grupie. 4. Kreatywność w podejściu do rozwiązywanych problemów. Ocenianie ciągłe przez prowadzącego zajęcia. Ocena końcowa wyrażona liczbą przewidzianą w regulaminie studiów, która uwzględnia ocenę wiedzy, umiejętności i kompetencji studenta. |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet w Białymstoku.