Реферат: Робоча навчальна програма для студентів спеціальності 070201 «Радіофізика І електроніка» Затверджено

Київський національний університет імені Тараса Шевченка


Радіофізичний факультет


Кафедра математики та теоретичної радіофізики


Укладачі: докт. фіз.-мат. наук, проф. Висоцький В.І.

канд. фіз.-мат. наук, доц. Максюта М.В..


Квантова механіка


РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА


для студентів спеціальності 070201 «Радіофізика і електроніка»


Затверджено

на засіданні кафедри

Протокол № 6

від «12» травня__2010 р.

Зав. кафедри


_____________ Висоцький В.І.

Декан факультету


_____________ Анісімов І.О.


КИЇВ – 2010


Робоча навчальна програма з дисципліни «Квантова механіка».

Укладачі: докт. фіз.-мат. наук, проф. проф. Висоцький В.І., канд. фіз.-мат. наук, доц. Максюта М.В..


^ Лектори: докт. фіз.-мат. наук, проф. Висоцький В.І.

канд. фіз.-мат. наук, доц. Максюта М.В.


Викладачі: докт. фіз.-мат. наук, проф. Висоцький В.І.

канд. фіз.-мат. наук, доц. Максюта М.В.

канд. фіз.-мат. наук, асистент Ястремський І.О.


Погоджено

з науково-методичною комісією

«____» ______________ 2010__р.


__________________ Обуховський В.В.


Вступ


Дисципліна «Квантова механіка» є базовою нормативною дисципліною для спеціальності «радіофізика і електроніка», яка викладається в V та V1 семестрах в обсязі 6 кредитів (в V - 2 кредити, а в V1 семестрі - 4 кредити за Європейською Кредитно-Трансферною Системою ECTS), в тому числі в V семестрі 34 години аудиторних занять (з них 17 годин лекцій, 17 годин семінарських занять) і 34 години самостійної роботи, а в V1 семестрі 68 годин аудиторних занять (з них 34 годин лекцій, 34 години семінарських занять) і 76 годин самостійної роботи . Підсумковий контроль у V семестрі проводиться у формі заліку, а в V1 у формі екзамену.


^ Мета і завдання навчальної дисципліни «Квантова механіка»: ознайомлення з ідейними основами квантової механіки, вивчення розрахункового апарату квантової механіки та оволодіння методами застосування нерелятивістської та релятивістської квантової теорії до задач і систем прикладної фізики..


^ Вимоги до знань та вмінь:

Студент повинен знати: основні поняття, моделі та методи квантової механіки.

Студент повинен вміти: застосовувати основні поняття та методи квантової механіки для розв'язання модельних та ряду реальних задач фізики.


^ Місце в структурно-логічній схемі спеціальності.

Нормативна навчальна дисципліна «Квантова механіка» є складовою циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр». Дисципліна «Квантова механіка» базується на наступних нормативних навчальних дисциплінах: «Математична фізика», «Диференціальні рівняння», «Електродинаміка» та «Статистична фізика». «Квантова механіка» є базовою дисципліною для вивчення ряду нормативних курсів та курсів по вибору, зокрема, курсів «Фізика конденсованого середовища», «Фізика напівпровідників», «Квантова електроніка» та спеціальних курсів, які складають основу спеціалізації "Прикладна фізика".


^ Система контролю знань та умови підсумкового контролю. Навчальна дисципліна «Квантова механіка» оцінюється за модульно-рейтинговою системою. В V семестрі вона складається з 2 модулів - змістовного ЗМ-1 та заліку (КПМV). У V1 семестрі вона складається з трьох модулів - 2 змістовних модулів (ЗМ-2, ЗМ-3) та комлексного підсумкового модуля-іспиту (КПМVI) у VI семестрі.

Результати навчальної діяльності студентів оцінюються за 100 - бальною шкалою.

Форми поточного контролю: оцінювання домашніх самостійних завдань та контрольних робіт виконаних студентами під час практичних занять (кількість балів зазначена в табл. 1 та табл. 2). Модульний контроль: 1 модульна контрольна робота у V семестрі та 2 в V1 семестрі (кількість балів зазначена в табл. 1 та 2, модульні контрольні роботи проводяться викладачем на семінарських заняттях в обсязі 2 годин).


Підсумкова оцінка розраховується за накопичувальною системою. При цьому максимальна кількість балів встановлюється наступним чином:

за змістовий модуль №1 – 30 балів;

за змістовий модуль №2 – 30 балів;

за змістовий модуль №3 – 30 балів;



V-й семестр

Таблиця 1.

Максимальна кількість балів




Змістовий модуль

№ 1

Залік

(КПМv)

Підсумкова оцінка

за модульні контрольні роботи

15

40

100

за поточні контрольні роботи, активність на заняттях,

виконання завдань самостійної роботи

45







Всього

60

40

100


VІ-й семестр

Таблиця 2.

Максимальна кількість балів

Вид контролю




Змістовий модуль

№ 2

Змістовий модуль

№ 3

Комлексний підсумковий модуль-іспит (КПМVI).

Підсумкова оцінка




за модульні контрольні роботи

15

15

40

100




за поточні контрольні роботи, активність на заняттях, виконання завдань самостійної роботи

15

15










Всього

30

30

40

100







Розрахунок підсумкової оцінки за другий семестр (зваженої):ПОVI = ЗМ2+ ЗМ3 + КПМVI


Примітка. Екзаменаційний білет складається з 4 питань (2 теоретичних і 2 практичних, кожне з яких оцінюється максимально у 10 балів). Студент, який не розв’язав жодного практичного завдання, отримує за комплексний підсумковий модуль (іспит) оцінку 0 балів.


При цьому, кількість балів відповідає оцінці:

1-34 – «незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням дисципліни;

35-59 – «незадовільно» з можливістю повторного складання;

60-64 – «задовільно» («достатньо») ;

65-74 – «задовільно»;

75 - 84 – «добре»;

85 - 89 – «добре» («дуже добре»);

90 - 100 – «відмінно».

Шкала відповідності


За 100-бальною шкалою

Оцінка за національною шкалою

90 – 100

5

відмінно

85 – 89

4

добре

75 – 84

65 – 74

3

задовільно

60 – 64

35 – 59

2

незадовільно

1 – 34

Навчально-тематичний план лекцій і семінарських занять

V семестр

№ теми

Назва лекції (тема семінару)

Кількість годин

Лекції

Семінари

Самостійна робота

^ Змістовий модуль №1 «Ідейні засади та основи математичного апарату

квантової механіки»

1

Історія та передумови виникнення квантової механіки. Статистичний характер явищ мікросвіту та імовірністна інтерпретація хвильової функції

2




2

2

Стаціонарне рівняння Шредингера та принципи знаходження його розв'язків. Нескінченно глибока прямокутна яма

2




2

3

Постулати квантової механіки. Рівняння на власні значення та власні функції. Загальне співвідношення невизначеностей Гейзенберга-Робертсона

2




2

4

Нестаціонарне рівняння Шредингера. Рівняння неперервності. Теорема Еренфеста.

2




2

5

Рух частинки в полі центральної сили (1). Рівняння Шредингера і радіальний рух електрона в атомі

2




2

6

Рух частинки в полі центральної сили (2). Водневоподібні атоми, прості молекули і магнітні властивості атомів

2




2

7

Теорія представлень для стаціонарних систем. Матричний формалізм в квантовій механіці. Теорія представлень для нестаціонарних систем

2




2

8.

Спін та спін-залежні процеси в квантовій механіці. Модель та оператор спіну електрона

2




2

9.

Рівняння Паулі. Нормальний ефект Зеемана. Спін-орбітальний зв'язок. Принцип Паулі

1




1


1.

Основи квантової механіки. Хвильові властивості мікрочастинок. Закони збереження. Імпульс фотона. Розщеплення рівнів при поглинанні та випромінюванні




2

2

2.

Граничні умови. Рух в полі кусково-постійного потенціалу.




2

2

3.

Дельта-яма і бар'єр. Резонансне тунелювання. "Гребінка Дірака". Енергетичні зони




2

2

4.

Найпростіші оператори та дії з ними. Власні функції та власні значення найпростіших операторів




2

2

5.

Середні величини та струм ймовірності




2

2

6.

Оператор сили. Взаємодія двох потенціальних ям




2

2

7.

Прямокутна яма скінченої глибини




2

2

8.

Рух частинки в складних потенціалах




2

2

9.

Теорія представлень операторів (оператори х, 1/x, х2 та інші найпростіші величини в р- та Е-представленні)




1

1

Модульна контрольна робота




2




^ ВСЬОГО ЗА СЕМЕСТР

17

19

34


Загальний обсяг в V семестрі - 68 год.,

Лекції – 17 год.

Семінарські – 17 год.

Самостійна робота - 34 год.

Зміст лекцій і семінарів за темами


Змістовий модуль №1 «Ідейні засади та основи математичного апарату

квантової механіки»


Лекція № 1. Історія та передумови виникнення квантової механіки (2 год).

Передумови виникнення квантової механіки. Гіпотези Планка та Ейнштейна. Модель атома по Бору. Хвилі де-Бройля. Експерименти Франка-Герца та Девісона-Джермера.

Семінар № 1. Хвильові властивості мікрочастинок. (2 год).

Хвилі де-Бройля. Інтерференція та дифракція мікрочастинок.^ Закони збереження. Імпульс фотона. Розщеплення рівнів енергії атомів при поглинанні та випромінюванн