Учебная программа дисциплины – Syllabus

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ – Syllabus

1.1Данные о преподавателях:

Преподаватель, ведущий занятия д. ф.-м. н., профессор Кумеков информация: ГУК 911

Время пребывания на кафедре: 900 – 1700 ч.

1.2Данные о дисциплине:

Название: «Квантовая механика»

Количество кредитов: 3

Место проведения: 912 ГУК

Выписка из учебного плана

Таблица 1.

			Академических часов в неделю	Форма контроля
Курс	Семестр	Кре- диты	Лекции	Лаб. занятия	Практ. занятия	СРСП	СРС	Всего
3	6	3	1	-	2	3	3	9	Экзамен

1.3. Пререквизиты: Дифференциальные и интегральные уравнения; Теория дифференциальных уравнений первого и второго порядка; Основы векторной алгебры; Матричное исчисление.

1.4. Постреквизиты: Общепрофессиональные и специальные дисциплины

1.5. Краткое описание дисциплины.

Спецкурс «Квантовая механика» является разделом курса квантовой физики, служащей основой теоретической подготовки и подготовки к инженерно-технической и научно-исследовательской деятельности выпускников высших технических учебных заведений.

В данном курсе изучаются основные понятия квантовой механики, уравнение Шредингера и его простейшие применения, теория квантовых представлений, движение частицы в поле центральных сил, приближенные методы квантовой механики, системы тождественных частиц в квантовой механике, теория квантовых переходов под влиянием внешнего возмущения и элементарная теория молекул и химической связи.

Изучаемый раздел физики опирается, прежде всего, на общий и теоретический курс физики и высшую математику, т. к. рассматриваемые законы наиболее точно выражаются с помощью закономерностей физики и математических операторов.

Цели и задачи дисциплины курса: сформировать у студентов современное физическое и научное мировоззрение, знания и умения использования фундаментальных законов современной физики и квантовой механики в прикладных вопросах, а также навыки проведения физического исследования как основы будущей профессиональной деятельности.

Специальные задачи: раскрыть сущность основных представлений, законов, теорий квантовой механики. Для инженера важна не столько широта круга физических явлений, сколько иерархия физических законов и понятий, границ их применимости, усвоение которой позволяет эффективно использовать их в конкретных ситуациях; сформировать умения и навыки решения теоретических и экспериментально-практических задач квантовой механики, а также четкое представление о физической природе явлении, подчиняющихся квантовым законам, фундаментальные общие и приближенные методы решения основных задач квантовой механики.

Знания, умения и навыки по завершении изучения курса:

­– усвоение физического смысла основных понятий, законов и положений проработанных разделов квантовой механики;

– усвоение правильно объяснять фундаментальные понятия нерелятивистской квантовой механики и такие важнейшие ее применения, как потенциальная яма, гармонический осциллятор, атом водорода, туннельный эффект, сложение моментов количества движения, статистика частиц, спин частиц, принцип Паули;

– умение проводить качественные и количественные исследования по профилю специальности с помощью современной физической научной аппаратуры;

– коммуникативные умения и навыки: четко и ясно выражать и высказывать имеющуюся по данной проблеме информацию и формулировать последовательность необходимых действий по ее разрешению, анализировать мнения коллег по данной проблеме с целью их учета для принятия качественного и эффективного решения и последующего его обсуждения в более широком кругу специалистов и экспертов.

1.6. Перечень и виды заданий и график их выполнения.

Таблица 2

Виды заданий и сроки их выполнения

Виды контроля	Вид работы	Тема работы	Ссылки на ре-комендуемую литературу с указанием страниц	Сроки сдачи, № недели
1	2	3	4	5
Текущий контроль	ПР т	№1. Основные понятия квантовой механики. Волновая функция. Операторы. Средние значения физических величин.	Осн. лит. 1 [с. 27-47] Доп. лит. 2 [с. 38-42]	1-3
	ПР	№2. Коммутаторы. Собственные функции и собственные значения Соотношение неопределенности для физических величин.	Осн. лит. 1 [с. 53-59] Доп. лит. 7 [с. 68-72]	2-3
	ПР	№3. Уравнение Шредингера. Оператор Гамильтона. Стационарные состояния и их свойства. Интегралы движения.	Осн. лит. 1 [с.108-119] Доп. лит. 2 [с.149-150]	3-4
	ПР	№4. Одномерная прямоугольная яма бесконечной глубины. Потенциальная яма конечной глубины.	Осн. лит. 1 [с.108-124] Доп. лит. 7 [с. 72-93]	4-5
	ПР т	№5. Линейный гармонический осциллятор. Прохождение микрочастиц через потенциальные барьеры.	Осн. лит. 1 [с.108-124] Доп. лит. 7 [с. 72-93]	5-6
	ПР т	№6. Теория квантовых представле-ний. Линейный гармонический осциллятор в импульсном представлении.	Осн. лит. 1 [с. 124-141]	6-7
	ПР т	№7. Движение частицы в поле центральных сил. Общие свойства движения в центральных полях. Центрально-симметричные поля.	Осн. лит. 1 [с. 163-168] Доп. лит. 7 [с. 93-99]	7-8
	ПР т	№8. Магнитный момент атома и его квантование. Спин электрона. Решение радиального уравнения Шредингера для центральных полей.	Осн. лит. 1 [с. 163-168] Доп. лит. 7 [с. 93-99]	8-9
1	2	3	4	5
	ПР т	№9. Свободное движение. Квантовый ротатор. Сферическая потенциальная яма. Трехмерный осциллятор.	Осн. лит. 1 [с. 163-182] Доп. лит. 7 [с. 184-196]	9-10
	ПР т	№10. Теория водородоподобного атома. Учет движения ядра. Спектры одновалентных щелочных элементов.	Осн. лит. 1 [с. 163-182]. Доп. лит. 7 [с. 184-196]	10-11
	ПР т	№11. Приближенные методы квантовой механики. Теория возмущения для стационарных состояний.	Осн. лит. 1 [с. 211-227] Доп. лит. 7 [с. 217-233]	11-12
	ПР т	№12. Системы тождественных частиц в квантовой механике. Фермионы и бозоны. Принцип Паули.	Осн. лит. 2 [с. 253-263] Доп. лит. 2 [с. 390-399]	12-13
	ПР т	№13. Теория гелиоподобного атома. Парагелий и ортогелий. Обменная энергия и ее физический смысл.	Осн. лит. 1 [с. 329-352] Доп. лит. 8 [с. 327-359]	13-14
	ПР т	№14. Теория квантовых переходов под влиянием внешнего возмущения.	Осн. лит. 1 [с. 431-459] 2 [с. 430-445]	14-15
	ПР т	№15. Молекула водорода. Элементарная теория химических сил.	Осн. лит. 1 [с. 613-639] 2 [с. 321-342]	15
Рубе-жный контроль		Модуль 1	Осн. лит. 1, 2, 5.	7
Рубе-жный контроль		Модуль 2	Осн. лит. 1, 2, 5.	14
Итого-вый контроль	Экзамен	Согласно тематического плана курса

1.7 Список литературы

Список основной литературы

1. Давыдов механика. М..,1973.

2. , , Мямлин теоретической физики. Т. 2. М., 1971.

3. Блохинцев квантовой механики. М.,1976.

4. Шпольский физика. Т.2, М..,1974.

5. , Лифшиц механика. Нерелятивистская теория. М.,1974.

6. Матвеев физика. М.,1989.

Список дополнительной литературы

1. Квантовая механика. Т.1,2 М. Наука,1973.

2. Борисоглебский механика. Минск.1988.

3. Садбери А Квантовая механика и физика элементарных частиц. М. Наука, 1989.

4. Иродов задач по атомной и ядерной физике. М. Наука, 1971.

5. и др. Сборник задач по теоретической физике. М. Наука, 1972.

6. , Карнаков по квантовой механике М. Наука, 1981.

7. Савельев общей физики. Т. 3. М. Наука, 1987.

8. Квантовая механика. М., Мир, 1977.

1.8 Контроль и оценка знаний

Таблица 3.

Распределение рейтинговых процентов по видам контроля

Вид итогового контроля	Виды контроля	%
Экзамен	Итоговый контроль	100
	Рубежный контроль	100
	Текущий контроль	100

Календарный график сдачи всех видов контроля

по курсу «Квантовая механика»

Таблица 4.

Недели	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Виды контроля	ср пз	ср пз	ср пз	ср пз	ср пз	ср пз	пз рк	ср пз	ср пз	ср пз	ср пз	ср пз	ср пз	пз рк	ср пз
Недель. количес конт.	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
Виды контроля: ПЗ – практические занятия; СР – самостоятельная работа, РК – рубежный контроль.

Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 5).

Оценка знаний студентов

Таблица 5

Оценка	Буквенный эквивалент	Рейтинговый балл (в процентах %)	В баллах
Отлично	А	95-100	4
А-	90-94	3,67
Хорошо	В+	85-89	3,33
В	80-84	3,0
В-	75-79	2,67
Удовлетворительно	С+	70-74	2,33
С	65-69	2,0
С-	60-64	1,67
D+	55-59	1,33
D	50-54	1,0
Неудовлетворительно	F	0-49	0

Перечень вопросов для проведения контроля по модулям и промежуточной aттестации

Вопросы по 1 модулю

1. Можно ли пользуясьсаатношениями неопределенностей, по известному импульсу фотона определить область его локализации?

2. Временное уравнение Шредингера.

3. Оператор Гамильтона.

4. Собственные функции

5. Матрица плотности.

6. Интегралы движения.

7. Гармонический осцилятор.

8. Импульсные представления операторов.

9. Сферически симметричная потенциальная яма.

10. Условия применимости теории возмущения.

Вопросы по 2 модулю

1. Соотношение неопределенностей для физических величин.

2. Свойства волновой функции.

3. Радиальный вид оператора Лапласа.

4. Определение средних величин.

5. Прохождение частицы через потенциальный барьер.

6. Поле центральных сил.

7. Движение в Кулоновском поле. Непрерывный спектр.

8. Оператор момента количества движения.

9. Антисимметричные волновые функции.

10. Правила отбора для испускания и поглощения света.

Вопросы к промежуточной аттестации

1. Длина волны де-Бройля.

2. Стационарное уравнение Шредингера.

3. Оператор Лапласа.

4. Собственные значения.

5. Правила квантования Бора-Зоммерфельда.

6. Частица в потенцильной поле с непроницаемыми стенками.

7. Операторы собственных функций и собственных значений.

8. Сферически симметричная потенциальная яма с квадратичной зависимостью от радиуса.

9. Движение в Кулоновском поле. Дискретный спектр.

10. Симметричные волновые функции.

1.9 Политика и процедура.

Студент обязан:

1. посещать все занятия.

2. в случае неявки на занятия :

а) студент предоставляет преподавателю справку о причине пропуска занятия;

б) пропущенное занятие должно быть по согласованию с преподавателем обязательно отработано;

3. По всем видам контроля обучения студент обязан предоставлять отчетность (контрольные работы, курсовые работы, отчеты по лабораторным работам и самостоятельным работам).

2. СОДЕРЖАНИЕ АКТИВНОГО РАЗДАТОЧНОГО МАТЕРИАЛА

2.1. Тематический план курса.

Содержание дисциплины. Распределение часов по видам занятий.

Наименование темы	Количество академических часов
лекция	Практические	СРСП	СРС
1. Основные понятия квантовой механики	1	4	6	6
2. Уравнение Шредингера и его простейшие применения	3	6	8	8
3. Теория квантовых представлений	1	4	6	6
4. Движение частицы в поле центральных сил	4	8	10	10
5. Приближенные методы квантовой механики	1	2	6	6
6. Системы тождественных частиц в квантовой механике	2	2	3	3
7.Теория квантовых переходов под влиянием внешнего возмущения	2	2	3	3
8.Элементарная теория молекул и химической связи	1	2	3	3
Всего	15	30	45	45