Kvantfysik

10 hp

Kursplan, Grundnivå, 1FA521

Det finns en senare version av kursplanen.
Kod
1FA521
Utbildningsnivå
Grundnivå
Huvudområde(n) med fördjupning
Fysik G2F
Betygsskala
Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
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.

FÖLJ UPPSALA UNIVERSITET PÅ

facebook
instagram
twitter
youtube
linkedin