Mechanika kwantowa 390-FS2-1MKD
Mechanika kwantowa jest jedno-semestralnym kursem przedmiotu, obejmującym 30 godzin wykładu i 30 godzin konwersatorium (2 godziny wykładu i 2 godziny konwersatorium 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, 1semestr, studia II stopnia.
Wymagania wstępne: kurs analizy matematycznej, kurs algebry, kurs mechaniki klasycznej, elementy elektrodynamiki klasycznej, elementy mechaniki kwantowej
Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie zadań, zadania domowe, dyskusje, konsultacje, samodzielne studiowanie.
Punkty ECTS: 6.
Bilans nakładu pracy studenta: wykład 30 godzin), konwersatorium (30 godzin), zadania domowe (60 godzin), dyskusje (5 godzin), konsultacje (15 godzin), samodzielne studiowanie (60 godzin).
Wskaźniki ilościowe: wykład (1.5 punktu ECTS), konwersatorium (2 punkty ECTS), zadania domowe (1 punkt ECTS), dyskusje (0,5 punktu ECTS), konsultacje (0,5 punktu ECTS), samodzielne studiowanie (0.5 punktu ECTS).
Treść nauczania obejmuje:
Skończenie wymiarowa mechanika kwantowa.
Sfera Blocha.
Stany kwantowe jako wektory w przestrzeni Hilberta.
Stany kwantowe jako operatory.
Ewolucja czasowa.
Obserwable i stany mieszane.
Stany podukładów.
Zakaz klonowania i zasada nieusuwalności, teleportacja kwantowa, kodowanie supergęste, kwantowe pomiary nieniszczące, komputery kwantowe.
Modele kwantowe na przestrzeni Hilberta.
Interpretacje mechaniki kwantowej.
Kwantyzacja, kwantowy oscylator harmoniczny.
Rachunek zaburzeń dla nierelatywistycznego równania Schrödingera niezależnego od czasu.
Rachunek wariacyjny zastosowany do wyznaczania poziomu energii stanu podstawowego.
Reguła Pauliego.
Rachunek zaburzeń dla równania Schroedingera zależnego od czasu.
Przejścia pomiędzy poziomami dla układu 2-poziomowego.
Równanie Pauliego dla cząstki o spinie ½.
Efekt Zeemana.
Efekt Starka w polu elektrycznym.
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia przedmiotu
Wymagania (lista przedmiotów)
Analiza matematyczna I
Analiza matematyczna II
Elementy elekrodynamiki klasycznej
Elementy mechaniki kwantowej
Elementy mechaniki teoretycznej
Założenia (lista przedmiotów)
Analiza matematyczna I
Analiza matematyczna II
Elementy elekrodynamiki klasycznej
Elementy mechaniki kwantowej
Elementy mechaniki teoretycznej
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Student:
1. Rozumie rolę teorii fizycznej i abstrakcyjnego opisu obiektów fizycznych oraz zjawisk fizycznych w zakresie wybranych zagadnień fizyki współczesnej i jej zastosowań.
2. Ma poszerzoną wiedzę z zakresu wybranych działów fizyki teoretycznej, zna i rozumie podstawowe koncepcje teoretyczne oraz modele matematyczne wybranych układów i zjawisk.
3. Umie w sposób popularny przytoczyć współczesne osiągnięcia w zakresie poznanych działów fizyki, przedstawić najnowsze rozwiązania praktyczne oparte na badaniach naukowych.
4. Umie ze zrozumieniem stosować metody fizyki teoretycznej do ilościowej i jakościowej analizy wybranych układów i zjawisk fizycznych w zakresie przewidzianym programem specjalności.
5. Umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z fachowej literatury i zasobów Internetu - w tym źródeł w języku angielskim w odniesieniu do studiowanych problemów fizyki.
Kody: K_W02, K_W09, K_U01, K_U09, K_U10.
Kryteria oceniania
Studenci uczestniczą w wykładzie wzbogaconym o symulacje komputerowe ilustrujące przekazywane treści. Są stymulowani do zadawania pytań i dyskusji.
Po zakończeniu kształcenia z przedmiotu mechaniki kwantowej odbywa się egzamin pisemny i ustny, który weryfikuje uzyskaną wiedzę.
Studenci otrzymują listy zadań do samodzielnego rozwiązania. Podczas zajęć przedstawiają ich rozwiązania. Prowadzący zwraca szczególną uwagę na rozumienie używanych pojęć, klarowność prezentacji, stymuluje grupę do zadawania pytań i dyskusji. Prowadzący stara się wytworzyć w grupie ćwiczeniowej poczucie odpowiedzialności za zespół i zachęca do pracy zespołowej.
Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia:
1. Umiejętność rozwiązywania zadań z określonych działów mechaniki kwantowej.
2. Umiejętność prezentacji rozwiązań.
3. Umiejętność dyskusji na tematy związane z przedmiotem.
4. Umiejętność korzystania z zasobów literatury i Internetu.
5. Zdolność do współpracy w grupie.
6. 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.
Literatura
1) L. Schiff „Mechanika kwantowa”
2) I. Białynicki-Birula, M. Cieplak, J. Kaminski „Teoria kwantów”
3) D.J. Griffiths „Wstęp do mechaniki kwantowej”
4) M. Hirvensalo. „Algorytmy kwantowe”
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: