CILJEVI PREDMETA: Osnovni ciljevi kolegija Kvantna fizika su upoznavanje studenata s temeljnim konceptima kvantne fizike, matematička formulacija kvantne fizike uključujući Schrödingerovu jednadžbu, te njihova primjena na odabranim primjerima.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA KOJIMA PREDMET DOPRINOSI:
1. ZNANJE I RAZUMIJEVANJE
1.1. demonstrirati poznavanje i razumijevanje temeljnih zakona klasične i moderne fizike
1.3. demonstrirati poznavanje i razumijevanje važnijih fizikalnih teorija, što uključuje njihovu logičku i matematičku strukturu, eksperimentalne potvrde i opis povezanih fizikalnih pojava
2. PRIMJENA ZNANJA I RAZUMIJEVANJA
2.1. uočiti i opisati bitne aspekte fizikalnih problema
2.4. razmišljati analitički i konstruirati prikladne logičke argumente
2.5. matematički modelirati i rješavati standardne fizikalne probleme
3. STVARANJE PROSUDBI
3.1. kritički procjenjivati argumente, pretpostavke, koncepte, podatke i rezultate znanstvenih istraživanja
4. KOMUNIKACIJSKE SPOSOBNOSTI
4.1. jasno i učinkovito komunicirati s učenicima i kolegama
4.2. jasno i koncizno prezentirati složene ideje
4.4. koristiti engleski jezik pri komunikaciji, korištenju literature i pisanju znanstvenih i stručnih radova
5. SPOSOBNOST UČENJA
5.1. samostalno koristiti stručnu literaturu i ostale relevantne izvore informacija
5.2. samostalno pratiti razvoj novih spoznaja u fizici i kemiji te nastavi fizike i kemije
5.3. preuzeti odgovornost za vlastiti stručni napredak i profesionalni razvoj
OČEKIVANI ISHODI UČENJA NA RAZINI PREDMETA:
Po uspješnom završetku kolegija Kvantna fizika student će biti sposoban:
1. Navesti i objasniti svojstva materije i valova u interpretaciji klasične fizike te navesti tipične eksperimente koje se ne može interpretirati klasičnom fizikom.
2. Opisati zračenje crrnog tijela te objasniti teorijsku interpretaciju.
3. Opisati eksperimentalni postav za proučavanje fotoelektričnog efekta te objasniti teorijsku interpretaciju.
4. Objasniti dualna svojstva svjetlosti i materije.
5. Primijeniti matematičke metode u razvijanju modela atoma, riješti modele te objasniti dobivena rješenja.
6. Kombiniranjem de Broglievih postulata i teorije valova uvesti Schrödingerovu jednadžbu.
7. Objasniti fizikalno značenje valne funkcije.
8. Riješiti vremenski neovisne Schrödingerove jednadžbe za razne potencijale te interpretirati rješenja.
SADRŽAJ PREDMETA:
Nastava razrađena po tjednima:
1. Struktura materije i klasična fizika; početak kvantne fizike;
2. Zračenje crnog tijela; klasična teorija zračenja šupljina; Planckova teorija zračenja šupljina;
3. Fotoelektrični efekt - Milikanov eksperiment; Einsteinova kvantna teorija fotoelektričnog efekta;
4. Comptonov efekt; dualno svojstvo elektormagnetskog zračenja, fotoni i X-zrake;
5. Valovi materije - de Broglievi postulati, Davisson-Germerov ekspriment, Thomsonov eksperiment; valno-čestična dualnost materije;
6. Princip neodređenosti, interpretacija, Bohrovo objašnjenje fizikalnih osnova; svojstva valova materije - fazna i grupna brzina, princip neodređenosti dobiven iz de Broglievih postulata; neke posljedice principa neodređenosti;
7. Thompsonov model atoma; Ruthefordov model atoma; stabilnost atoma s jezgrom, zračenje nabijene čestice u klasičnoj elektrodinamici;
8. Atomski spektri, linijski spektar vodikovog atoma; Bohrovi postulati; korekcija zbog konačne mase jezgre; energetska stanja atoma;
9. Interpretacija kvantnih pravila; Sommerfeldov model; princip korespodencije i izborna pravila;
10. Argumenti koji vode Schrödingerovoj jednadžbi; Bornova interpretacija valne funkcije; očekivane vrijednosti;
11. Vremenski neovisna Schrödingerova jednadžba; svojstva valnih funkcija; kvantizacija enerije u Schrödingerovoj teoriji;
12.Rješenja vremenski neovisne Schrödingerove jednadžbe: slobodne čestice, stepeničasti potencijal - energija manja od visine stepenice;
13. Stepeničasti potencijal - energija veća od visine stepenice; potencijalna barijera; primjeri potencijalnih barijera;
14. Beskonačna potencijala jama; potencijal jednostavnog harmoničkog oscilatora;
15. Schrödingerova jednadžba u tri dimenzije; separacija varijabli sfernih koordinata; atom s jednim elektronom: vlastite vrijednosti, kvantni brojevi, degeneracija, vlastite funkcije;
OBVEZE STUDENATA:
Studenti su dužni redovito pohađati predavanja te aktivno sudjelovati u izvođenju vježbi.
OCJENJIVANJE I VREDNOVANJE RADA STUDENATA:
Ispit se sastoji od pismenog i usmenog dijela, pri čemu u pismenom dijelu 40% se odnosi na teorijska pitanja, a 60% na numeričke zadatke.
|
- R. Eisberg and R. Resnick, Quantum Physics of Atoms, Molecules and Solids, Nuclei and Particles, John Wiley and Sons, 1985.
- R. L. Liboff, Introductory Quantum Mechanics, Addison-Wesley, 2002.
|
Pristupačnost
