Квантовая механика

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Факультет физики

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Максимов Тимофей Викторович, Махлин Юрий Генрихович

Язык: русский

Кредиты: 2

Контактные часы: 64

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Квантовая механика является ключевым разделом курса теоретической физики, необходимым для понимания подходов к описанию физики микромира (атомов, молекул, субатомных частиц). В курсе последовательно изучаются подходы к описанию квантовых явлений.

Цель освоения дисциплины

формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных теоретических представлений 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

Планируемые результаты обучения

Уметь: • использовать знания квантовой механики для освоения профильных физических дисциплин
Знать: • методы практического решения задач квантовой механики используя соответствующий математический аппарат.
Уметь: • использовать различные методы практического решения конкретных задач, связанных с изучением микромира.
Уметь: • применять основные методы решения уравнений квантовой механики; • применять полученные теоретические знания на семинарских занятиях
Знать: • основные законы физики, в том числе физики атома и элементарных частиц; • основные уравнения нерелятивистской и релятивистской квантовой механики;
Уметь: • применять основные методы решения уравнений квантовой механики; • применять полученные теоретические знания на семинарских занятиях.

Содержание учебной дисциплины

Теория рассеяния.
10.1. Теория рассеяния. 10.2. Функция Грина для уравнения Шрёдингера. 10.3. Тматрица, S-матрица. 10.4. Сечение рассеяния. 10.5. Упругое и неупругое рассеяние.
Эволюция состояний во времени.
11.1. Гейзенберговское представление. 11.2. Матрица плотности. 11.3. Уравнение Лиувилля. 11.4. Описание открытых систем (уравнение Линдблада)
Уравнение Дирака (релятивистские эффекты в квантовой механике).
12.1. Уравнение Дирака. 12.2. Уровни Ландау для релятивистской частицы. 12.3. Прохождение релятивистской частицы через барьер (парадокс Клейна). 12.4. Спин-орбитальное взаимодействие
Тождественность частиц, многочастичные квантовые системы.
13.1. Тождественность частиц. 13.2. Принцип Паули. 13.3. Детерминант Слэтера. 13.4. Метод Хартри-Фока.
Вторичное квантование
14.1. Вторичное квантование для бозонов и фермионов. 14.2. Представление взаимодействия. 14.3. Теория возмущений.
Излучение.
15.1. Квантование электромагнитного поля. 15.2. Дипольное излучение. 15.3. Правила отбора.
Релятивистские эффекты в атоме.
16.1. Тонкая структура атомных уровней. 16.2. Сверхтонкая структура атомных уровней.
Интегралы по траекториям.
17.1. Фейнмановские интегралы по путям. 17.2. Функция Грина квантового осциллятора.

Элементы контроля

Домашние задания
Еженедельные домашние задания. Срок сдачи заданий устанавливается преподавателем. Задания сданные позже установленного срока не рассматриваются и не оцениваются.
Контрольные работы
две контрольные работы (выполняемые в конце 1-го и 2-го модулей)
Экзамен
Устный экзамен состоит из тестирования по основным формулам курса и билета с двумя вопросами. Ответ на билет происходит после успешного прохождения тестирования.
Оценка за первую часть курса (4 модуль 2 курса)
Оценка, выставленная в 4 модуле второго курса по результатам изучения первой части курса "Квантовая физика"

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
Курс "Квантовая механика" годовой и итоговая оценка суммирует результаты, достигнутые в весеннем семестре 2 курса и осеннем семестре 3 курса. Перед вычислением итоговой оценки вычисляется промежуточная оценка за осенний семестр 3 курса. Вычисление производится по формуле: ПрО=0.4Э+0.3Дз+0.3Кр (где Кр - неокругленное среднее за две контрольные работы). Промежуточная оценка округляется по арифметическим правилам. Если ПрО<4 (т.е. оценка за семестр неудовлетворительная), то итоговая оценка равна 3 (неудовлетворительно). В противном случае, итоговая оценка вычисляется как округленное по арифметическим правилам среднее промежуточной оценки за осенний семестр и оценки, полученной по курсу квантовая механика в 4 модуле 2 курса

Программа дисциплины