Учебно-методический комплекс дисциплины «Квантовая механика» для специальности 5В011000 - «Физика» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. Семей
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-18-38.1.89/03-2013
УМКД УМКД  Учебно-методические материалы по дисциплине «Квантовая механика»	Редакция № 1 от 01.01.2001 г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«Квантовая механика»

для специальности  5В011000 - «Физика»

УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей

2013

Содержание

1.  Глоссарий  3

2. Лекции  6

3. Практические и лабораторные занятия  49

4. Самостоятельная работа студента  55

ГЛОССАРИЙ

амплитуда вероятности – в квантовой механике, то же, что волновая функция. Название «амплитуды вероятности» связано со статистической интерпретацией волновой функции: вероятность нахождения частицы (или физической системы) в данном состоянии равна квадрату абсолютного значения амплитуды вероятности в этого состояния

амплитуда рассеяния – в квантовой теории столкновений, величина, количественно описывающая столкновение микрочастиц

вероятность квантового перехода – величина, обратная времени жизни квантовой системы по отношению к данному квантовому переходу

возбужденное состояние – квантовой системы, состояние атома, молекулы и других квантовых систем с энергией выше минимальной из дискретного ряда возможных для этой системы энергий

волновая функция – величина, полностью описывающая состояние микрообъекта (электрона, протона, атома, молекулы) и вообще любой квантовой системы

вторичное квантование – метод описания квантовых систем, состоящих из большого числа тождественных частиц, в котором роль независимых переменных волновой функции играют числа заполнения – числа частиц в индивидуальных состояниях отдельной частицы

время жизни – средняя продолжительность существования возбужденных состояний молекул, атомов, атомных ядер, заканчивающаяся спонтанным (самопроизвольным) их переходом в менее возбужденное или в основное состояние

вынужденное излучение -  испускание электромагнитного излучения квантовыми системами под действием внешнего (вынуждающего) излучения

вырождение – в квантовой механике, заключается в том, что некоторая физическая величина L, характеризующая данную систему (атом, молекула и т. п.), имеет одинаковое значение для различных состояний системы. Число таких различных состояний, которым отвечает одно и то же значение L, называемым кратностью вырождения данной величины

гамильтониан – в квантовой теории – оператор, соответствующий Гамильтона функции в классической теории

излучательный квантовый переход – квантовый переход, при котором квантовая система (атом, молекула, атомное ядро и т. д.) испускает или поглощает квант электромагнитного излучения

инвариантность – неизменяющаяся, неизменность, независимость от некоторых физических условий

квазиклассическое приближение – квантовой механики (Венцеля – Крамерса – Бриллюэна метод), приближенный метод решения задач квантовой механики, применимый, когда и квантовое и классическое описание движения частицы дают близкие результаты

квантовая электродинамика – квантовая теория взаимодействующих электромагнитных полей и заряженных частиц

квантовые числа – целые или дробные числа, которые определяют возможные значения физических величин, характеризующих квантовые системы

квантовый переход – скачкообразный переход квантовой системы (атома, молекулы, атомного ядра, твердого тела) из одного состояния в другое

квантовая механика (волновая механика) – теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем (например кристаллов)

квантовая статистика – раздел статистической физики, исследующий системы многих частиц, подчиняющихся законам квантовой механики

квантовая теория поля – релятивистская квантовая теория физических систем с бесконечным числом степеней свободы

корпускулярно – волновой дуализм – лежащее в основе квантовой теории представление о том, что в поведении микрообъектов проявляются как корпускулярные, так и волновые свойства

ковалентная связь – (гомеополярная связь), химическая связь между двумя атомами, возникающая при обобществлении электронов, принадлежавших этим атомам

магнетон – единица магнитного момента, принятая в атомной и ядерной физике, физике твердого тела, элементарных частиц и т. д.

матрица рассеяния – совокупность величин (матрица), описывающая процесс перехода квантомеханической систем из одних состояний в другие при их взаимодействии (рассеянии)

матрица плотности – оператор, при помощи которого можно вычислить среднее значение любой физической величины в квантовой статистической механике и, в частном случае, в квантовой механике

механика – это часть физики, изучающая механическое движение материальных тел и происходящие при этом взаимодействия между ними

обменное взаимодействие – специфическое взаимное влияние тождественных частиц, эффективно проявляющееся как результат некоторого особого взаимодействия

операторы – в квантовой теории, понятие, широко используемое в математическом аппарате квантовой механики и квантовой теории поля. Оператор служат для сопоставления с определенной волновой функцией (или вектором состояния) другой определенной функции (вектора)

принцип причинности – один из наибольше общих принципов, устанавливающий допустимые пределы влияния физических событий друг на друга

пространственная инверсия – (Р), изменение пространственных координат событий (), определенных в некоторой декартовой системе координат, на их противоположные значения: (или )

правила отбора – правила, определяющие возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, взаимодействующих элементарных частиц и другие

потенциальный барьер – ограниченная в пространстве область высокой потенциальной энергии частицы в силовом поле, по обе стороны который потенциальная энергия более или менее резко спадает

потенциальная яма - ограниченная область пространства, определяемая физической природой взаимодействия частиц, в которой потенциальная энергия частицы меньше, чем вне её

принцип суперпозиции – допущение, согласно которому результирующий эффект сложного процесса воздействия представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым воздействием в отдельности, при условии, что последние взаимно не влияют друг на друга. 

постоянная Планка һ - называется квантом действия, имеет размерность действия и равна

стационарное состояние атома – состояние атома с определенной внутренней энергией, находясь в котором атом не излучает

спин -  в квантовой механике частица (как сложная, напр. ядро, так и элементарная, напр. электрон) может иметь собственный момент количества движения называемым спином

симметрия квантомеханических систем – если квантомеханическая система обладает определенной симметрией, то операторы сохраняющихся физических величин, соответствующих этой симметрии, коммутируют с гамильтонианом системы

сродство к электрону – способность некоторых нейтральных атомов, молекул и свободных радикалов присоединять добавочные электроны, превращаясь в отрицательные ионы

соотношение неопределенности – фундаментальное положение квантовой теории, утверждающее, что любая физическая система не может находиться в состояниях, в которых координаты ее центра инерции и импульс одновременно принимают вполне определенные, точные значения

равновесное излучение – тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом

тождественные частицы -  частицы, обладающие одинаковыми физическими свойствами: массой, спином, электрическим зарядом и другие внутренними характеристиками (квантовыми числами)

теория возмущения – метод приближенного решения уравнений, содержащих какие – либо малые параметры

уравнение Шредингера – описывает изменение во времени состояния квантовых объектов, характеризуемого волновой функцией

уравнение Дирака – релятивистское дифференциальное уравнение для волновой функции свободной (невзаимодействующей) частицы со спином (электрон, мюон, кварки и др.), описывающее изменение её состояния со временем.

уравнение Клейна – Гордона – Фока – квантовое релятивистское уравнение для частиц с нулевым спином

уравнение Паули - уравнение нерелятивистской квантовой механики, описывающее движение заряженной частицы со спином (напр. электрона) во внешнем электромагнитном поле

физика – наука о наиболее простых и общих формах движения материи и их взаимных превращениях, она относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений и процессов в окружающем нас мире.