Mechanika kwantowa I

średnio-zaawansowany

.FIZ2_W01; FIZ2_W03; FIZ2_W07; FIZ2_W08; FIZ2_W10; FIZ2_U04; FIZ2_U07; FIZ2_U09; FIZ2_U16; FIZ2_K01

Fizyka 1-4, Analiza 1-3, Metody matematyczne fizyki

Poziom przedmiotu: Średnio-zaawansowany

Cele przedmiotu: Znajomość nierelatywistycznej mechaniki kwantowej, umiejętność stosowania fizyki kwantowej do rozwiązywania zagadnień z zakresu fizyki mikroświata

Wymagania wstępne: Fizyka ogólna, fizyka atomowa, Matematyka 1 – 4.

1 Fizyczne podstawy mechaniki kwantowej,

2. Podstawowe efekty kwantowe

3. Równanie falowe Schrodingera,

4. Funkcje własne i wartości własne

5. Zasada nieoznaczoności i jej konsekwencje

6. Stany związane, jeden wymiar

7. Przykłady: studnie potencjału w jednym wymiarze

8. Tunelowanie. Rozpad promieniotwórczy jąder.

8. Oscylator harmoniczny, stany własne energii

9. Kwantowy moment pędu.

10. Atom wodoru:

11. Twierdzenie Ehrenfesta

12. Rachunek zaburzeń bez czasu:

• bez degeneracji;

• z degeneracją

13. Przykłady: efekty Starka i Zeemana.

14.. Rachunek zaburzeń z czasem.

15. zasada nieoznaczoności dla energii i czasu;

R. Shankar, Mechanika kwantowa, PWN 2006

I. Białynicki-Birula, M. Cieplak, J. Kamiński, Teoria kwantów: Mechanika falowa, PWN 2001

P. Pęczkowski, Tajemnicza mechanika kwantowa: doświadczenia ukazujące korpuskularno-falową

naturą materii, t. I (2011), t.II (2015)

J.B. Brojan, J. Mostowski, K. WódkiewiczZbiór zadań z mechaniki kwantowej, kilka wydań

L.D. Landau, l.M. Lifszyc Mechanika kwantowa. Teoria nierelatywistyczna, PWN, wiele wydań

Posiada pogłębioną wiedzę z zakresu podstawowych działów fizyki i zna formalizm matematyczny służący do ich opisu,

Zna najważniejsze prawa z głównych działów fizyki

Zna powiązania zagadnień wybranej dziedziny z innymi działami fizyki teoretycznej i doświadczalnej

Zna metody opisu praw i procesów stosowane w fizyce teoretycznej i rozumie jej formalizm

Rozumie zjawiska fizyczne na gruncie mechaniki kwantowej

Potrafi posługiwać się formalizmem fizyki teoretycznej do opisu praw i procesów w przyrodzie

Potrafi stosować metody algebraiczne w rozwiązywaniu problemów z różnych działów fizyki

Rozpoznaje struktury matematyczne (np. algebraiczne, geometryczne) w teoriach fizycznych

Zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia

Ciągła ocena pracy na ćwiczeniach

Kolokwium pisemne w połowie semestru

Końcowy egzamin pisemny

Nie ma praktyk zawaodowych

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

1. Stała Plancka. Promieniowanie ciała doskonale czarnego.

2. Doświadczenie z dwiema szczelinami.

3. Dualizm korpuskularno-falowy, praca doktorska de Broglie’a. Faląstka (wavicle).

4. Równanie Schr¨odingera.

5. Obserwable i operatory samosprzężone.

6. Funkcje własne i wartości własne. Komutatory.

7. Notacja Diraca.

8. Zasady nieoznaczoności Heisenberga.

9. Cząstka swobodna. Rozpływanie się paczki falowej.

10. Studnie potencjału.

11. Tunelowanie. Rozpad promieniotwórczy jąder.

12. Oscylator harmoniczny:

• równanie Schr¨odingera

• metoda operatorowa

• ewolucja w czasie paczki gaussowskiej

• stany koherentne

13. Przestrzeń Focka.

14. Kwantowy moment pędu.

15. Atom wodoru.

1. W. A.Fock, Fundamentals of Quantum Mechanics (Moskwa, 1982, wydanie I: 1931)

2. P. Davies, J. Brown Duch w atomie, (Wydawnictwo: CiS, 1996)

3. Wykłady noblowskie https://www.nobelprize.org/

4. Feynman R.P., Leighton R., Feynmana wykłady z fizyki T.3: Mechanika kwantowa

5. L.Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, wiele wydań

6. L.D. Landau, l.M. Lifszyc Mechanika kwantowa. Teoria nierelatywistyczna, PWN, wiele wydań

7. P. Pęczkowski, Tajemnicza mechanika kwantow, t. I (2011), t.II (2015)

8. A.S. Davydov, Mechanika kwantowa, PWN, wiele wydań

Analiza matematyczna I, II, III, algebra, fizyka ogólna I--IV,

metody matematyczne fizyki,

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy