FU:FYBAF0004 Úvod do kvantové mechaniky - Informace o předmětu
FYBAF0004 Úvod do kvantové mechaniky
Fyzikální ústav v Opavězima 2022
- Rozsah
- 4/2/0. 8 kr. Ukončení: zk.
- Vyučující
- RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Lukáš Rafaj (cvičící) - Garance
- RNDr. Josef Juráň, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě - Rozvrh
- Po 11:45–13:20 309, Čt 12:15–13:50 309
- Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
- Předpoklady
- (FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(B))
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Astrofyzika (program FU, FYZB)
- Cíle předmětu
- Po úvodních přednáškách věnovaných historii a vzniku kvantové mechaniky je podán systematický výklad jejích základů. Používaný matematický aparát je zaváděn na základě fyzikálních požadavků. Schrödingerova rovnice je řešena pro základní úlohy a atom vodíku. Poslední část je věnována otázkám spojeným s interpretací kvantové mechaniky.
- Výstupy z učení
- Student bude po úspěšném absolvování předmětu chápat koncept kvantové teorie; bude schopen formulovat a řešit základní úlohy v rámci kvantové mechaniky; spočítat a analyzovat energetické spektrum atomu vodíku.
- Osnova
- Historie vzniku kvantové fyziky. Youngův experiment, záření absolutně černého tělesa, Thomsonův model atomu, fotoelektrický jev, Rutherfordův experiment, Bohrův model atomu, Franckův-Hertzův experiment, Comptonův rozptyl, de Broglieho vlny.
- Základní pojmy a principy kvantové fyziky. Vlnová funkce a její pravděpodobnostní interpretace, princip superpozice. Hilbertův prostor. Střední hodnota souřadnice a hybnosti částice, operátor hybnosti.
- Matematická teorie operátorů. Vlastní funkce a vlastní hodnoty. Typy spekter hodnot. Komutátory. Hermitovské operátory. Operátory základních fyzikálních veličin.
- Proces měření, redukce vlnové funkce.
- Relace neurčitosti, Heisenbergovy relace neurčitosti.
- Časová evoluce vlnové funkce. Schrödingerova rovnice. Stacionární stavy. Časová závislost středních hodnot fyzikálních veličin. Ehrenfestovy teorémy.
- Rovnice kontinuity v kvantové mechanice, hustota toku pravděpodobnosti.
- Řešení Schrödingerovy rovnice. Volná částice, potenciálová jáma a třírozměrný box, lineární harmonický oscilátor, průchod a odraz na bariéře, tunelový jev.
- Operátor momentu hybnosti, jeho vlastní hodnoty a funkce.
- Pohyb v centrálním silovém poli. Atom vodíku a jeho spektrum. Atom vodíku v magnetickém poli, normální Zeemanův jev.
- Spin částic. Sternův-Gerlachův experiment, operátor spinu, spinory.
- Interpretace kvantové mechaniky.
- Literatura
- povinná literatura
- Skála L. Úvod do kvantové mechaniky. Praha, 2005. ISBN 80-200-1316-4. info
- doporučená literatura
- J. Pišút, L. Gomolčák, V. Černý. Úvod do kvantovej mechaniky. Bratislava/Praha, ALFA/SNTL, 1983.
- J. Pišút, V. Černý, P. Prešnajder. Zbierka úloh z kvantovej mechaniky. Bratislava/Praha, ALFA/SNTL, 1985.
- Klíma J., Šimurda M. Sbírka problémů z kvantové teorie. Academia, 2006.
- neurčeno
- Griffiths D. J., Schroeter D. F. Introduction to Quantum Mechanics. Cambridge, 2018.
- Weinberg S. Lectures on Quantum Mechanics. Cambridge, 2015
- Výukové metody
- Monologická (výklad, přednáška)
Cvičení
Samostudium studentů
Individuální konzultace - Metody hodnocení
- domácí úkoly
náhodný test
zápočtový písemný test
ústní a písemná zkouška - Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (zima 2022, nejnovější)
- Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fu/zima2022/FYBAF0004