PředmětyPředměty(verze: 945)
Předmět, akademický rok 2014/2015
   Přihlásit přes CAS
Kvantová mechanika - NUFY100
Anglický název: Quantum Mechanics
Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2014 do 2017
Semestr: letní
E-Kredity: 8
Rozsah, examinace: letní s.:4/2, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Garant: RNDr. Zdeňka Koupilová, Ph.D.
RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Učitelství fyziky
Výsledky anket   Termíny zkoušek   Rozvrh   Nástěnka   
Anotace -
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (11.05.2018)
Přednáška ze základů kvantové mechaniky pro budoucí učitele fyziky.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (11.05.2018)

Přednáška je zaměřená na fyzikální obsah kvantové mechaniky a její úlohy v moderní fyzice. Cílem přednášky je pochopení základních pojmů a postulátů kvantové mechaniky včetně Schrödingerovy rovnice, vybraných jednoduchých aplikací (potenciálová jáma, harmonický oscilátor, atom vodíku, tunelový jev), spinu, použití přibližných metod a řešení vícečásticových problémů.

Literatura
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (11.05.2018)

Skála, L. Úvod do kvantové mechaniky. 2. vyd. Praha: Academia, 2012.

Pišút J., Gomolčák L., Černý V.: Úvod do kvantovej mechaniky. ALFA Bratislava-SNTL Praha 1983, dostupné online:

Blochincev D.I.: Základy kvantové mechaniky. NČSAV Praha 1956

Davydov A.S.: Kvantová mechanika. SPN Praha 1978

Klíma J., Velický B.: Kvantová mechanika I. Skriptum MFF UK, Praha 1992

Styer D.F.: The Strange World of Quantum Mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, 2000

Greenstein G., Zajonc A.G.: The Quantum Challenge, 2-nd ed., Jones and Bartlett, Sudbury, 2006

Auletta G., Fortunato M., Parisi G.: Quantum Mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, 2009

Demtröder W.: Atoms, Molecules and Photons, 2-nd ed., Springer Verlag, Heidelberg, 2010

Pišút J., Černý V., Prešnajder P.: Zbierka úloh z kvantovej mechaniky. ALFA Bratislava-SNTL Praha 1985

Basdevant J.-L., Dalibard J.: Quantum mechanics Berlin : Springer, 2002

Brant, S.; Dahmen, H. D.; Stroh, T. Interactive Quantum Mechanics. New York: Springer-Verlag, 2003.

Belloni, M.; Christian, W.; Cox, A. J. Physlet Quantum Physics. An Interactive Introduction. Pearson, Prentice Hall, New Jersey, 2006.

Brandt S., Dahmen H. D.: The Picture Book of Quantum Mechanics. John Wiley and Sons, New York 1985

Metody výuky
Poslední úprava: T_KDF (12.05.2014)

integrovaná výuka - přednášky a cvičení se prolínají

Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (11.05.2018)

1. Úvodní část.

Předmět a oblast platnosti KM. Krize klasické fyziky jako podnět ke vzniku KM. Experimentální poznatky vedoucí ke vzniku KM. Vývoj názorů na mikročástice a na podstatu světla. Charakteristické projevy mikrosvěta: kvantování fyzikálních veličin.

2. Základní postuláty a formální schéma KM.

Popis stavu systému. Vlnová funkce, její vlastnosti a interpretace. Normování. Princip superpozice, jeho intepretace a důsledky. Vektorový prostor stavů. Skalární součin.

Fyzikální veličiny. Lineární a hermitovské operátory. Operátory fyzikálních veličin, jejich konstrukce, princip korespondence. Komutační relace. Střední hodnoty, vlastní hodnoty a vlastní funkce operátorů

Měření v kvantové mechanice.

Časový vývoj fyzikálního systému. Schrödingerova rovnice (časová i stacionární). Rovnice kontinuity. Hustota toku pravděpodobnosti. Operátor časové změny fyzikální veličiny a Ehrenfestovy teorémy.

Vztah mezi klasickou a kvantovou fyzikou.

3. Vybrané jednoduché aplikace.

Částice v pravoúhlé potenciálové jámě (konečné a nekonečné). Potenciálový stupeň. Průchod částice potenciálovým valem, tunelový jev. Lineární harmonický oscilátor, kmity atomů v krystalech, normální módy. Volná částice.

4. Sféricky symetrické problémy a atom vodíku.

Moment hybnosti. Separace proměnných v kulově symetrickém poli. Atom vodíku.

5. Spin.

Experimentální projevy spinu. Spinová funkce. Operátor spinu. Pauliho matice. Pauliho rovnice. Zeemanův jev.

6. Přibližné metody KM.

Nezbytnost přibližných metod řešení Schrödingerovy rovnice. Poruchový počet pro případy nedegenerovaného a degenerovaného spektra energie. Časový poruchový počet a nástin teorie kvantových přechodů. Princip variačních metod.

7. Vícečásticové systémy.

Zobecnění postulátů KM pro vícečásticové systémy. Zvláštnosti systémů stejných částic. Princip nerozlišitelnosti stejných částic. Pauliho vylučovací princip. Periodický systém prvků. Adiabatická aproximace a oddělení pohybu elektronů a atomových jader. Atom vodíku jako dvoučásticový systém. Atom helia.

8. Chemická vazba.

Výklad chemické vazby v rámci KM. Spinová část dvoučásticové vlnové funkce. Molekula vodíku.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK