Behörighetskrav

60 hp inklusive Mekanik II/KF och genomgångna kurser i Transformmetoder/Fourieranalys, Elektromagnetism I/Elektromagnetism, Vågor och optik och Fysikens matematiska metoder som kan läsas parallellt. Kunskaper i speciell relativitetsteori (t.ex. från Mekanik III, som kan läsas parallellt, eller Astrofysik I).

Mål

Efter godkänd kurs ska studenten kunna:

• redogöra för den grundläggande kvantmekanikens begrepp, språk och formalism.
• utföra grundläggande teoretiska studier och beräkningar för kvantsystem utifrån Schrödingerekvationen.
• utföra beräkningar avseende atomer och molekyler samt beskriva kvantfenomen inom elektronhöljets fysik utifrån kvantmekaniska samband.
• utföra spektroskopiska undersökningar av olika ämnen och tolka resultaten.
• redogöra för kvantfysikens betydelse inom natur, teknik och samhälle.
• muntligt redovisa resultatet av experimentella undersökningar och diskutera deras kvantmekaniska tolkning.

Innehåll

Skalor i naturen. Experimentella belägg för kvantfysik. Fotonen och fotoelektriska effekten. Tvåkomponentsystem. Kvantmekanikens principer, sannolikhetstolkningen; väntevärden, operatorer och superposition. Diracformalism. Flerpartikelsystem, sammanflätning (entanglement), EPR-par.

Kontinuerliga system. Rörelsemängdsoperatorn. Vågfunktioner, Schrödingerekvationen. Korrespondensprincipen. Vågpaket, osäkerhetsrelationer, våg-partikel dualitet. Dubbelspaltsexperimentet. Stationära tillstånd i endimensionella system; partikel i låda, harmonisk oscillator. Tunnling, transmission och reflektion. 

Tredimensionella system, centralrörelse, väteatomen och en-elektronatomer. Banimpulsmomentsalgebra. Klotytefunktioner. Spinn och addition av banimpulsmoment.

Identiska partiklar, fermioner och bosoner. Pauliprincipen. Fotoner som bosoner och svartkroppsstrålning. Elektrondegenerationstryck och vita dvärgar. Approximationsmetoder för flerkomponentsystem. Tidsoberoende störningsteori och variationsprincipen. Flerelektronatomer, spinn-bankoppling, centralfältsapproximationen, skärmning, finstruktur, det periodiska systemet. Spektroskopiska termer, exempel på spektroskopier. Diatomära molekyler och Born-Oppenheimerapproximationen: kovalent bindning, vibrationer och rotationer.

Kvantfysikens betydelse inom naturvetenskap, teknik och samhälle. 

Undervisning

Föreläsningar, lektioner, laborationer. Gästföreläsning. På kursen förekommer ämnesintegrerad kommunikationsträning med återkoppling och självvärdering.

Examination

Skriftlig tentamen vid kursens slut (9 hp) tillsammans med inlämningsuppgifter. Inlämningsuppgifterna ger bonuspoäng som kan användas på sluttentamen och vid ordinarie omtentamenstillfällen.

Laborationer samt muntlig redovisning av laboration(1 hp).

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.