SylabUZ
| Course name | Elements of quantum physics |
| Course ID | 13.2-WF-FizP-PoFKw-Ć-S14_gen76OLR |
| Faculty | Faculty of Physics and Astronomy |
| Field of study | Astronomy |
| Education profile | academic |
| Level of studies | First-cycle studies leading to Bachelor's degree |
| Beginning semester | winter term 2023/2024 |
| Semester | 5 |
| ECTS credits to win | 6 |
| Course type | obligatory |
| Teaching language | polish |
| Author of syllabus |
|
| The class form | Hours per semester (full-time) | Hours per week (full-time) | Hours per semester (part-time) | Hours per week (part-time) | Form of assignment |
| Class | 30 | 2 | - | - | Credit with grade |
| Lecture | 30 | 2 | - | - | Exam |
1. Zapozanie studentów z podstawowymi faktami doświadczalnymi i założeniami fizyki kwantowej.
2. Przedstawienie podstaw formalizmu mechaniki kwantowej, na wybranych przykładach. Zapoznanie studentów z odpowiednim aparatem matematycznym i
pojęciowym. Rozwijanie u studentów umiejętności jakościowej i ilościowej analizy podstawowych zjawisk kwantowych.
Znajomość fizyki ogólnej (mechanika, ruch drgający). W zakresie matematyki znajomość podstaw analizy matematycznej (rachunek różniczkowo-całkowy, proste równania różniczkowe) i algebry (wektory, macierze, wyznaczniki, diagonalizacja macierzy).
WYKŁAD:
1. Falowa natura światła.
2. Zjawiska łamiące zasady falowej teorii promieniowania: Promieniowanie X, zjawisko fotoelektryczne, zjawisko Comptona, widma promieniowania atomów, promieniowanie ciała doskonale czarnego.
3. Kwantowa teoria Plancka.
4. Model Bohra atomu wodoru.
5. Dualizm korpuskularno-falowy.
6. Pojęcie funkcji falowej i jej interpretacja.
7. Zasada superpozycji, paczki falowe, zasada nieoznaczoności.
8. Pojęcie operatora. Nierelatywistyczne równanie Schrodingera.
9. Zastosowania równania Schrodingera: Jedno i wielowymiarowe studnie potencjału. Bariery potencjału. Efekt tunelowania.
10. Algebra operatorów. Wartości i wektory własne operatorów. Notacja Diraca.
11. Reprezentacja macierzowa funkcji falowej i operatorów.
12. Kwantowy oscylator harmoniczny.
13. Kwantowy model atomu wodoru.
ĆWICZENIA: Rozwiązywanie zadań i problemów będących treścią wykładu, a w szczególności: elementy teorii operatorów liniowych w przestrzeni Hilberta, zasada nieoznaczoności, bariera potencjału, studnia potencjału, wartości i wektory własne operatorów, diagonalizacja macierzy.
Wykład: przedstawienie i wytłumaczenie podstawowych zagadnień fizyki kwantowej. Ćwiczenia: rozwiązywanie zadań.
| Outcome description | Outcome symbols | Methods of verification | The class form |
Ćwiczenia: Wykazanie się umiejętnością rozwiązywania problemów i zadań przy tablicy oraz pozytywny wynik końcowego sprawdzianu. Brany będzie również pod uwagę aktywny udział w dyskusji podczas zajęć.
Wykład: Umiejętność wytłumaczenia zjawisk, które doprowadziły do powstania fizyki kwantowej. Wykazanie się znajomością i umiejętnością wytłumaczenia podstawowych zasad fizyki kwantowej: pojęcie funkcji falowej i jej interpretacja, zasada nieoznaczoności, przykłady kwantowego zachowania się cząstek, model Bohra atomu wodoru i jego trudności, które doprowadziły do rozwoju fizyki kwantowej, pojęcie operatora i jego własności, reprezentacja macierzowa funkcji falowej i operatorów, kwantowe własności oscylatora harmonicznego i elektronu w atomie wodoru.
1. R. Eisberg, R. Resnick, Fizyka kwantowa, PWN, 1983.
2. I. Białynicki-Birula, M. Cieplak, J. Kamiński, Teoria kwantów Mechanika falowa, PWN, Warszawa, 2001.
3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy Fizyki T. 5, PWN, 2019.
[1] J . Brojan, J. Mostowski, K. Wódkiewicz, Zbiór zadań z mechaniki kwantowej. PWN 1978.
[2] L. I. Schiff, Mechanika kwantowa, PWN, 1977 (Quantum Mechanics, McGraw–Hill, New York).
Modified by dr hab. Wojciech Lewandowski, prof. UZ (last modification: 23-06-2023 16:10)
