Kvantfysik
Kursplan, Grundnivå, 1FA521
- Kod
- 1FA521
- Utbildningsnivå
- Grundnivå
- Huvudområde(n) med fördjupning
- Fysik G2F
- Betygsskala
- Med beröm godkänd (5), Icke utan beröm godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd (U)
- Fastställd av
- Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden, 10 juni 2009
- Ansvarig institution
- Institutionen för fysik och astronomi
Behörighetskrav
Linjär algebra, En- och Flervariabelanalys, Transformmetoder, Mekanik II, 5 hp eller Mekanik I, 7,5 hp, Elektromagnetism I, Vågor och optik och Fysikens matematiska metoder eller motsvarande kurser.
Mål
Kursen behandlar begrepp och arbetsmetoder, som används inom den moderna fysiken, speciellt elektronhöljets fysik.
Efter godkänd kurs ska studenten kunna:
- redogöra för korrespondensprincipen och dess tolkning.
- redogöra för den grundläggande kvantmekanikens språk och formalism och beskriva kvantfenomen inom elektronhöljets fysik med denna formalism.
- utföra elementära teoretiska studier och beräkningar av atomer och molekyler utifrån kvantmekaniska samband.
- utföra spektroskopiska undersökningar av olika ämnen och tolka resultaten i kvantiserade storheter.
- redogöra för kvantfysikens framtida tillämpningar inom teknik och samhälle.
Innehåll
Kvantfysikens grundläggande fenomen och experimentella bakgrund, partiklar och atommodeller, som t.ex. Rutherfords atommodell. Svartkroppstrålning, linjespektra, fotonen, fotoelektriska effekten, Comptonspridning. Bohrs atommodell. Våg-partikeldualiteten, vågfunktionen och Schrödingerekvationen, vågpaket, sannolikhetstolkning och kontinuitetsekvationen.
Endimensionella system: Egenvärdesproblem, stationära tillstånd, förväntansvärden, operatorer. Partikel i en låda, harmonisk oscillator, transmission och reflexion, Heisenbergs osäkerhetsrelationer.
Tredimensionella system: Banimpulsmoment och centralrörelse.
Enelektronatomer: Schrödingerekvationen, energiegenvärden vågfunktioner, energinivådiagram. Optisk spektroskopi på väteatomen.
Enkel störningsteori, variationsteori.
Flerelektronatomer: Spinn. Addition av impulsmoment, Identiska partiklar. Pauliprincipen. Centralfältsapproximationen, Zeemaneffekt, elektronkonfigurationer, periodiska systemet, spinn-bankoppling, termer, finstrukturnivåer. Spektroskopier.
Fermioner och bosoner. Bose-Einstein-kondensering.
Tvåatomiga molekyler:
Bindning, molekylpotentialer, molekylorbitalmodellen, elektronkonfigurationer. Energinivådiagram. Vibrations- och rotationsrörelser, övergångar.
Tolkningar av kvantmekaniken.
Laborationer: Fotoelektrisk effekt. Optisk spektroskopi. Röntgenspektrum (fluorescens, elementanalys).
Undervisning
Föreläsningar, lektionsövningar, experimentella och datorbaserade laborationer. Undervisningen kan vid behov ges på engelska.
Examination
Skriftlig tentamen vid kursens slut (9 av 10 hp). För godkänd kurs fordras även godkänd
laborationskurs (1 av 10 hp). Laborationsrapporter med eventuellt förekommande inlämningsuppgifter
och/eller duggor bildar tillsammans med den skriftliga tentamen underlag för slutbetyget. Om ett
bonussystem används, ges endast bonus vid sluttentamen och vid första ordinarie omtentamen.
Litteraturlista
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2023
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2022
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2020
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2020
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2019
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2013
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2012
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2011
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2009