FY521: Indledende kvantemekanik I (5 ECTS)

STADS: 07003801

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: ilia@sdu.dk

Yderligere undervisere
mlomholt@sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Ingen.

Faglige forudsætninger:
Indholdet af kurserne Calculus, lineær algebra og det indledende generel fysik-kursus forudsættes kendt.

Formål
Kurset har til formål at give de studerende en grundlæggende forståelse af den kvantemekaniske bølgemekanik og dens fortolkning af forskellige fysiske fænomener, samt at give de studerende indledende træning i matematisk formulering og problemløsning.

Kurset giver et fagligt grundlag for videre studier af kvantefysik, samt at studere bl.a. emnerne faststoffysik og partikelfysik, der er placeret senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• give færdigheder i at anvende fysiske metoder og matematiske redskaber til at opstille og løse fysiske modeller
• give grundlæggende viden om og forståelse af kvantemekanik
• evne til at kunne tilegne sig ny viden på en effektiv og selvstændig måde og anvende denne viden reflekterende
• give forståelse af hvorledes naturvidenskabelig viden opnås ved et samspil mellem teori og eksperiment

Målbeskrivelse
For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• kvalitativt forklare hvorledes bølgefunktionen for en stationær tilstand afhænger af partiklens energi og formen af potentialet
• løse Schrödinger-ligningen for simple en-dimensionale tilfælde, både analytisk og numerisk
• forklare energispektret af den uendelige brønd, den harmoniske oscillator og hydrogenatomet, samt kende til formen af de tilhørende bølgefunktioner
• beregne partiklers reflektions- og transmissionskoefficienter
for spredning i en dimension
• forstå hvordan energibånd fremkommer i endimensionale periodiske potentialer

Indhold

1. Schrödinger-ligningen

2. Bølgefunktionen og dens sandsynlighedsfortolkning
3. Karakterisering af bølgefunktionerne af de stationære tilstande og deres energier
4. En-dimensionale systemer (potentialer), fx den uendelige og endelige firkantsbrønd, den harmoniske oscillator og den frie partikel
5. Superpositionsprincippet

6. Sfærisk symmetriske systemer
7. Brintatomet
8. Periodiske potentialer

9. Spredning i 1D
10. Tunneleffekt


Litteratur

• D. J. Griffiths: Introduction to Quantum Mechanics, 2nd edition, Cambridge.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:

1. Mundtlig eksamen med karakter efter 7-trinsskalaen og intern censur. (5 ECTS). (07003802).

Eksamen tager udgangspunkt i skriftlige opgaver, som udarbejdes i løbet af kurset.
Reeksamen i samme eksamenstermin eller i umiddelbar forlængelse heraf. Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 14 timer
Træningsfase: 28 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 14 timer
 - Laboratorieøvelser: 14 timer

Aktiviteter i studiefasen
Aktiviteter i studiefasen:

• Færdiggørelse af opgaverne fra timerne.
• Studie af noter og lærebog

Undervisningsform
Undervisningsformen er bygget op omkring arbejde med opgaver, der er en integreret del af undervisningen. Der afholdes forelæsninger efter behov. Computerøvelser benyttes som en ‘eksperimentel’ tilgang til faget. Hovedvægten er lagt på: en grundlæggende forståelse af principperne, deres anvendelser til praktiske problemer og fortolkning af resultaterne.

Sprog
Dette kursus undervises på dansk eller engelsk, afhængigt af underviseren.

Bemærkninger
Kurset kan ikke følges af studerende, der har bestået 1. del af FY507.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2016 til 31. august 2018.