Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Введение. Краткое описание курса: курс «Квантовая механика» - первый в программе бакалавриата специальности «физика» курс современной физикиКраткое описание курса: курс «Квантовая механика» - первый в программе бакалавриата специальности «физика» курс современной физики. Это курс нерелятивистской квантовой механики. Во вводной части раскрываются основания, приведшие к возникновению квантовой механики, ее основные понятия. Затем рассматриваются линейные задачи, движение в центрально-симметрическом поле, атомы, молекулы, излучение, периодическая система элементов. В структуре курса -лекционные и практические занятия и самостоятельная работа студентов. Содержание курса: Квантовая механика. Введение. Предмет и место квантовой механики в курсе физики. Особенности поведения микрообъектов. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределенности. Состояния и наблюдения в квантовой механике. Волновая функция. Квантово-механический принцип суперпозиций. Описание наблюдаемых величин в квантовой механике. Самосопряженные операторы. Собственные функции и собственные значения самосопряженных операторов, их физический смысл. Средние значения наблюдаемых величин, вероятности их возможных значений. Коммутаторы операторов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Условия совместной измеримости наблюдаемых величин. Полный набор наблюдаемых величин. Операторы координат и импульса. Гамильтониан для частицы и системы взаимодействующих частиц во внешнем поле. Оператор орбитального момента импульса. Уравнение Шредингера и законы сохранения. Принцип причинности в квантовой механике. Уравнение Шредингера. Вектор плотности потока вероятности. Изменение во времени средних значений наблюдаемых. Предельный переход к классической механике. Законы сохранения и их связь со свойствами симметрии пространства и времени. Стационарное уравнение Шредингера. Свойства стационарных состояний. Одномерное движение. Общие свойства одномерного движения. Задача о частице в потенциальной яме. Потенциальные барьеры. Туннельный эффект, надбарьерное рассеяние. Линейный гармонический осциллятор. Движение в центрально-симметрическом поле. Общие свойства движения в центрально-симметричном поле. Собственные функции и собственные значения оператора орбитального момента. Радиальное уравнение Шредингера. Атом водорода, энергетический спектр и волновые функции. Классификация состояний с помощью квантовых чисел. Модель оптического электрона в атомах щелочных металлов. Элементы теории представлений. Координатное представление. Описание состояний и наблюдаемых в произвольном представлении. Импульсное и энергетическое представления, их связь с координатным представлением. Приближенные методы квантовой механики. Стационарная теория возмущений. Понятие о квазиклассическом приближении. Спин электрона. Операторы спина. Волновая функция электрона с учетом спина. Полный набор наблюдаемых для электрона в атоме. Принцип тождественности частиц. Связь спина со статистикой. Бозоны, фермионы. Принцип Паули. Атомы, молекулы. Атом гелия. Мультиплетность состояний. Обменная энергия. Понятие о методе самосогласованных полей. Классификация состояний электронов в атоме. Периодическая система элементов. Молекула водорода. Природа химических связей. Атомы во внешнем поле. Эффект Зеемана. Пара - и диамагнитное свойство атомов молекул. Элементы теории излучения и рассеяния. Вероятности переходов под действием внешнего возмущения. Правила отбора для излучения и поглощение света атомом. Соотношение неопределенности для энергий и времени. Естественная ширина уровней. Цель курса: приобретение студентами знаний современной физики, являющейся основой научно-технического прогресса и основой понимания научной физической картины мира. Задачи курса: - понимание перехода от классической физики и современной, и областей их применения; - изучение основных вопросов квантовой механики, лежащих в основе современной физики; - изучение математического аппарата квантовой механики и приобретение навыка по его использованию. Пререквизиты: для изучения курса «Квантовая механика» от студентов требуется следующие знания: из основ высшей математики: - дифференциальное и интегральное исчесления; - теория вероятности; - умения строить и понимать графики. из физики: - классическая механика; - электродинамика Максвелла; - оптика, двойственная природа света; - атомная физика. Постреквизиты: Дисциплины, для изучения которых требуются знания квантовой механики: - статистическая физика; - электронная теория вещества; - ядерная физика и физика элементарных частиц. Методология обучения: Внимание к принципиальным особенностям курса: дуализм частиц, дискретный характер спектров физических величин, проблема наблюдаемых, процесс измерения как процесс взаимодействия прибора и объекта; сравнение описания явлений с точек зрения классической и квантовой физики. Особенности математического аппарата квантовой механики. Особенности практических занятий: на них рассматриваются вопросы и решаются задачи, являющиеся составной частью всего курса. Обучение проводится в виде лекций, практических занятий с большим вниманием к самостоятельной работе студентов контроль знаний: проверка знания и понимания принципов, положений и основных вопросов теории, проверка умения пользоваться математическим аппаратом и формулирования выводов на основе проведенного решения; устный опрос, контрольная работа, выполнение индивидуального задания с пояснением решения поставленной задачи.
График и содержание занятий
1-ая неделя. Кредитный час 1 (Лекция №1). Тема: Введение. Предмет квантовой механики. Содержание лекции:
Литература: [1] гл. Х, § 131-145, [3] гл.I, [5] § 1 Содержание СРСП:
Литература: [1] гл. IV § 32,33, гл. Х § 142,144,145. Содержание СРСП:
Литература: [1] § 57,58,59
Кредитный час 2 (Практика № 1) Тема практического занятия: Несостоятельность классической электродинамики Максвелла в применении к атому. Содержание: Решение задачи: оценка времени, за которое электрон атома может излучить всю энергию, если он подчиняется законам классической электродинамики. Литература: [6] № 1 Содержание СРСП:
Литература: [1] § 140 Содержание СРС:
Литература: [1] § 57, 58,59 2-ая неделя. Кредитный час 1 (Лекция №2). Тема: Состояние неопределенностей Волновая функция Содержание лекции:.
Литература: [1] гл X § 141, 147, 148; [3] гл II; [5] § 2,3,6; к Доп. VIII Содержание СРСП:
Литература: [1] гл X § 149, 150, 151; [3] гл II § 139,140,141 Содержание СРС:
Литература: [1] § 61,62
Кредитный час 2 (Практика №2). Тема: Волны де Бройля Содержание:
Литература: [6] §1 Содержание СРСП: Решение задач по теме «Волны де Бройля» Литература: [6] §1 Содержание СРС:
Литература: [1] § 60.
3-я неделя. Кредитный час 1 (Лекция №3). Тема: Математический аппарат квантовой механики Содержание лекции:
Литература: [1] § 6-16; [3] гл II [5] § 2 Содержание СРСП: Состояние неопределенности
Литература: [1] § 148,149; [3] гл III, Дополнения IV Содержание СРС:
Литература: [2] § 149,150,151; [3] гл III Кредитный час 2 (Практика №3). Тема практического занятия: Соотношение неопределенностей Гейзенберга Содержание:
Литература: [6] § 1; [4] раздел Квантовой механики Содержание СРСП: Решение задач по оценке неопределенностей физических величин. Литература: [4] §1 Содержание СРС:
Литература: [1] § 134,135,146 4-ая неделя Кредитный час 1 (Лекция №4). Тема лекции: Уравнение Шредингера Содержание лекции:.
Литература: [1] § 152; [3] гл.IV § 141; [5] § 2 Содержание СРСП: Предельный переход к классической механики
Литература: [2] § 22; [3] гл.VI § 141; [5] § 2,6. Содержание СРС: Подготовка к конференции Литература: [1] -[4], [8]; [9] Кредитный час 2 (Практика № 4). Тема практического занятия: Теоремы Эренфеста Содержание:
Литература: [6] § 2; [3] гл.V; [2] § 26,27; [5] § 6; Содержание СРСП: Законы сохранения в квантовой механики.
Литература: [2] § 26,27; [3] гл.V; [4] раздел Вычисление средних величин. Содержание СРС: Подготовка к тематической конференции. Литература: [1]- [4], [8],[9]
5-я неделя Кредитный час 1 (Лекция №5). Тема лекции: Одномерное движение. Прохождение частиц через потенциальный барьер Содержание лекции:
Литература: [1] § 153,154; [3] гл.XVI; [5] § 5 Содержание СРСП: симметрия и законы сохранения.
Литература: [1] §60, 61, [2] §28, [3] гл. ХІІ §105,106,107 Содержание СРС: Подготовка к отчетности. Литература: см. выше недели 1-5. Кредитный час 2 (Практика №5). Тема практического занятия: «Математический аппарат квантовой механики» Содержание:
Литература: [6] §2, [4] разд Квантовой механики. Содержание СРСП:
Литература: [2] § 28,29,30; [3] гл. XІІ § 105,106,107 Содержание СРС: Законы сохранения в классической и квантовой физике. Литература: [1] § 60,61; [2] § 28,29,30 6-я неделя. Кредитный час 1 (Лекция №6). Тема: «Линейный гармонический лсциллятор (ЛГО)». Содержание лекции:
Литература: [1] § 158,159; [3] гл. VIІІ; [5] § 7 Содержание СРСП: ЛГО
Литература: [1] § 158,159, [3] гл. VIІІ и Дополнения ІХ Содержание СРС: Соответствие нулевой энергии ЛГО и соотношения неопределенность. Литература: [1] § 158,159; [3] гл. ІІІ Кредитный час 2 (Практика №6). Тема практического занятия: «Математический аппарат квантовой механики. Операторы. Коммутация операторов» Содержание:
Литература: [6] §2; [4] разд. Квантовая механика Содержание СРСП: Тематическая конференция «Физика классическая и современная» Литература: [1]-[4], научная и научно-популярная Содержание СРС: Выролнение заданий Литература: см. выше. 7-я неделя. Кредитный час 1(Лекция № 7). Тема лекции: «Движение частиц в центрально-симметричном поле» Содержание лекции:
Литература: [2] гл. V; [3] гл.VIII § 49, допол. V; [5] § 10,11,12 Содержание СРСП: Отчетность по материалам 1-3 недели Литература: см. недели 1-7 Содержание СРС: Подготовка к отчетности Литература: см. выше. Кредитный час 2 (Практическое занятие №7). Тема: « Частица в потенциальной яме Содержание:
Литература: [4] § 156,157, [6] § 4 Содержание СРСП:
Литература: [3] XIII § 7; [4] § 74; [5] § 83-85. Содержание СРС: Реактивное движение. Литература: [1] § 157; [3] § 98; [6] § 4. 8-я неделя. Кредитный час 1(Лекция №8). Тема лекции: «Собственные функции и собственные значения оператора орбитального момента. Угловое уравнение Шредингера.». Содержание лекции:
Литература: [2] гл. V §51-54; [3] гл. III; [5] § 9,10,11 Содержание СРСП: Операторы момента импульса и его проекций в декартовых и сферических координатах. Литература: [2] гл. V; [3] гл. III.
Содержание СРС: подготовка к отчетности Литература: см. выше Кредитный час 2 (Практическое занятие №8). Тема: «Линейный гармонический осциллятор». Содержание:
Литература: [1] §158, [3] § 48; [6] § 4 Содержание СРСП: Отчетность по темам занятий 4-7 недель. Литература: см. недели 1-7 Содержание СРС: Подготовка к отчетности: классическая и квантовая физика. Литература: см. выше.
9-я неделя Кредитный час 1 (Лекция № 9). Тема: «Радиальное уравнение Шредингера». Содержание лекции:
Литература: [2] гл V § 58,59; [3] гл VІІІ § 49-51; [5] § 9-11 Содержание СРСП: Элементы теории представлений: Различные представления состояния квантовых систем: - координатное - импульсное - энергетическое - матрицы - уравнение Шредингера. Литература: [2] III; [3] VІІ Содержание СРС: Изучение угловой и радиальной составляющей волновой функции. Литература: [2] V; [3] VІІІ Кредитный час № 2 (Практика № 9). Тема практического занятия: «Прохождение частиц через потенциальный барьер» Содержание:
Литература: [1] §153,154,156; [3]ХVІ; [7] § 2; [6] § 4 Содержание СРСП:
Литература: [1] §153,154,156; [3]ХVІ; [7] § 2; [6] § 4; [4] раздел «Уравнение Шредингера» Содержание СРС: Исследование барьеров. Литература: [6] § 4; [4] раздел «Уравнение Шредингера». 10-я неделя. Кредитный час 1 (Лекция №10). Тема лекции: «Атом водорода. Анализ волновой функции и энергетического спектра». Содержание лекции:
Литература: [2] гл. V, [34] гл. VІІІ §49-51; [5] §9-11 Содержание СРСП: Модель оптического электрона
Литература: [2] §60,61, [3] Глава VІІІ Содержание СРС: выполнение заданий по расчету состояний Литература: [6] §4; [4] раздел «Квантовая механика» Кредитный час 2 (Практическое занятие №10). Тема: Угловая составляющая волновой функции электрона водородоподобного атома Содержание:
Литература: [2]; § 57, [6] § 4. Содержание СРСП: Графические изображения плотности вероятностей углового распределения электрона в атоме в различных состояниях. Литература: [2] § 57, [3] Содержание СРС: Выполнение индивидуальных заданий Литература: [6] §4; [4] раздел «Квантовая механика» 11-я неделя. Кредитный час 1 (Лекция №11). Тема лекции: «Спин электрона». Содержание лекции:
Литература: [2] § 68-72; [3] X § 52,53 Содержание СРСП: Вычисление орбитального магнитного момента электрона в классической и квантовой механике. Литература: [2] § 68; [3] VIІІ Содержание СРС: Формула тонкой структуры спектров. Релятивисткая поправка.. Литература: [2] § 74 Кредитный час 2 (Практическое занятие № 11). Тема: «Радиальная часть волновой функции водородаподобного атома». Содержание:
Литература: [3] § 49-51; [7] § 2 Содержание СРСП: Определение вероятностей обнаружения электрона на различных расстояниях от ядра. Литература: [6] § 4; [4] раздел «Квантовая механика». Содержание СРС: Выполнение индивидульных заданий. Литература: см. выше и [6] § 4; [4] раздел «Квантовая механика». 12-я неделя. Кредитный час 1 (Лекция №12). Тема лекции: «Принцип тождественности». Содержание лекции:
Литература: [2] § 80-82; [3] ХІХ Содержание СРСП: Пара- и диамагнетизм.
Литература: [2] § 94; [3] ХХІІІ Содержание СРС: Выполнение домашнего задания по расчету состояний.. Литература: см. выше. Кредитный час 2 (Практическое занятие №12). Тема практического занятия: «соответствие квантовой механики и теории Бора». Содержание:
Литература: [2]; [3]. VІІІ Содержание СРСП: «Эффект Зеемана».
Литература: [2] § 67,74,77-79; [5] § 16 Содержание СРС: Выполнение домашнего задания по расчету состояний. Литература: см. выше.
13-я неделя. Кредитный час 1 (Лекция №13). Тема лекции: «Атом гелия». Содержание лекции:
Литература: [2] § 86-89; [3] ХХІ Содержание СРСП: Задача многих тел.
Литература: [2] § 85; [3] ХХІ Содержание СРС: Подготовка к контрольной работе. Литература: см. выше.
Кредитный час 2 (Практическое занятие №13). Тема практического занятия: «Спин. Магнитные свойства атомов». Содержание:
Литература: [2] VIІ; [6] §6; [4] раздел «Квантовая механика». Содержание СРСП: Молекула водорода.
Литература: [3] XХIІ Содержание СРС: Подготовка к отчетности. Литература: см. выше и [4]
14-я неделя. Кредитный час 1 (Лекция №14). Тема лекции: «Периодическая система элементов». Содержание лекции: 1. Периодическая система элементов. 2. Характеристики состояния электрона. 3. Электронные оболочки атома. 4. Структура периодической системы с точки зрения квантовой механики. Литература: [3] ХХІ; [1] §12; [2] §90,91 Содержание СРСП: Отчетности по темам 1-14 недель.. Литература: см. выше Содержание СРС: Подготовка к отчетности. Литература: см. выше.
Кредитный час 2 (Практика № 14). Тема практического занятия: «Периодическая система элементов». Содержание:
Литература:. [2] § 90,91; [6] § 7; [3] § 124 Содержание СРСП:
Литература: [2] § 105-107; Содержание СРС: Подготовка к отчетности. Литература: см. выше и [4]
15-я неделя. Кредитный час 1 (Лекиця №15). Тема лекции: «Элементы теории излучения». Содержание лекции:
Литература: [2] §105-108; [3] XV; [5] § 9. Содержание СРСП: Упругое рассеяние частиц без спина.
Литература: [3] XІII, [5] § 14 Содержание СРС: Подготовка к отчетности. Литература: см. выше Кредитный час 2 (Практическое занятие №15). Тема: «Характеристики состояния электрона в атоме». Содержание:
Литература: [2] §90,91. Содержание СРСП: Отчетность по материалу 8-15 недель. Литература: см. выше Содержание СРС: Понятие струны. Камертон, мембраны. Литература: см. выше и [4] раздел «Квантовая механика» Основная литература 1. Э.В. Шпольский Атомная физика том І. – М.: Наука, 1974. 2. Э.В. Шпольский Атомная физика том ІІ. – М.: Наука, 1974. 3. Д.И. Блохинцев Основы квантово й механики. – М.: Наука, 1976. 4. Сборник задач по теоретической физике. А.Г. Гречко и др. – М.: Виг, 1972.
Дополнительная литература 5. А.А. Соколов, И.М. Тернов, В.Ч. Жуковский Квантовая механика. – М.: Наука, 1979. 6. Ф.Г. Серова, А.А. Янкина Сборник задач по теоретической физике. – М.: Просвещение, 1979. 7. Задачник – практикум по теоретической физике. Квантовая механика. – М.: Просвещение, 1982. 8. Интернет. 9. Научно-популярные издания. 10. И.Е. Иродов Атомная и ядерная физика. Изд. СпБ., М., 2002 11. Н.А. Буркова, К.А. Жаксыбекова, А.А. Комарова Сборник тестовых заданий по квантовой механике для самоподготовки студентов Изд. Алматы, 2004 12. Т.И. Трофимова Краткий курс физики Книга 5. Атомная и ядерная физика, элементарные частицы Изд. ВШМ., 2007 13. И.В. Савельев Курс общей физики Т.3 Квантовая оптика, атомная физика, физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц Изд. Лан, СпБ. М., 2008 14. Н.А. Буркова, К.А. Жаксыбекова, А.А. Комарова Сборник тестовых заданий по квантовой механике для самоподготовки студентов Изд. Алматы, 2004 15. К.И. Истеков Курс теоретической физики Изд. Алматы, Принт, 2005
|