Основы квантовой теории

Описание: Изучаются физические основы квантовой механики, приближенные методы в квантовой теории, движение в центральном поле, тождественные частицы, современные методы в квантовой механике; а также формируется у студентов знания о подходах к описанию квантовых систем, так и навыки решения конкретных квантово-механических задач.

Количество кредитов: 5

Пререквизиты:

• Электричество и магнетизм
• Физическая оптика

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Вузовский компонент

Цикл: Профилирующие дисциплины

Цель

• Цели освоения дисциплины «Основы квантовой теории состоят в обеспечении студентов знаниями и навыками в области математических и естественно-научных знаний, связанных фундаментальным разделом теоретической физики – квантовой теории, выработке практических навыков решения физических проблем в области квантовой теории, получении фундаментальной основы для изучения других разделов теоретической физики.

Задача

• - формирование у студентов представлений о современных теоретических представлениях в области квантовой механики; - приобретение навыков получения количественных оценок основных параметров, характеризующих свойства квантовых систем; - формирование подходов к проведению исследований в разных областях физики и анализу полученных результатов; - развитие умений, основанных на полученных теоретических знаниях, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели для исследования свойств квантовых систем в широком диапазоне параметров.

Результат обучения: знание и понимание

• - методами обработки и анализа информации в области квантовой теории; - методами математического описания квантово-механических явлений и процессов; - практическими навыками решения квантово-механических задач.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• - излагать и критически анализировать основные положения квантовой теории; - находить поправки к энергии и волновой функции на основе приближенных методов квантовой теории возмущений в простейших моделях и вероятностей переходов под влиянием возмущений; - правильно интерпретировать основные результаты теории результаты решений конкретных квантово-механических задач.

Результат обучения: формирование суждений

• - способность к абстрактному мышлению, анализу, синтезу; - способность использовать знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе; - способность самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с помощью современной аппаратуры и информационных технологий.

Результат обучения: коммуникативные способности

• готовностью к коммуникации в устной и письменной формах на государственном языке и иностранном языке для решения задач профессиональной деятельности.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• Изучить теоретические и практические вопросы в области квантовой физики.

Методы преподавания

При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения); - решение учебных задач.

Оценка знаний обучающегося

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
• Формула Планка
• Фотоэффект
• Эффект Комптона
• Линейчатый спектр изучения атома
• Боровская теория
• Боровская теория для атома водорода
• Линейные операторы
• соотношение неопределенностей Гейзенберга
• Волновая функция
• Основное уравнение (нерелятивистской) квантовой механики
• Операторы
• Частица в потенциальной яме
• Тунельный эффект
• Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике

Основная литература

• 1. Сборник задач по теоретической физике. Под ред. Гречко Л.Г. и др. М. Высш. шк., 1984. - 319 с., 1972. 2. Левич В.Г., Вдовин Ю.А., Мямлин В.А. Курс теоретической физики. Для физ.-техн. вузов и фак. 2-е изд., Т.2. Квантовая механика. Квантовая статистика и физическая кинетика. М.: Наука, 1971. 936 с. 3. Фок В.А. Начала квантовой механики. Изд. 2-е, М.: Наука, 1976. 374 с. 4. Дирак П.А. Принципы квантовой механики. М.: Физматгиз, 1960. 434 с. 5. Мессиа А. Квантовая механика. М.: Наука, 1978. 480 с. 11 6. Галицкий В.М., Карнаков Б.М., Коган В.И. Задачи по квантовой механике. М.: Едиториал УРСС, 2001. 300 с. 7. Флюгге З. Задачи по квантовой механике. М.: Мир, Т.1 1974. 341 с. 8. Флюгге З. Задачи по квантовой механике. М.: Мир, Т.2 1974. 315 с.

Дополнительная литература

• 1. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. М., Лань, 2004. - 664 с. [ЭБС ”Лань”]. 2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. - 6-е изд., испр. - Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 800 с. 3. Давыдов А.С. Квантовая механика. C-Пб.: БХВ-Петербург, 2011. - 704 с. [ЭБС "АЙБУКС"].