Quantummechanica/structuur der materie

Quantum Mechanics/Structure of Matter

6 EC

Semester 1 & 2, periode 3, 4

5092QUDM6Y

Eigenaar Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree)
Coördinator Piet Mulders
Onderdeel van Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree), jaar 2Dubbele bachelor Wis- en Natuurkunde, jaar 2

Studiewijzer 2016/2017

Globale inhoud

In this course we will use quantum mechanics to understand the structure of matter. We will study the structure of atoms, nuclei and particles and the details in the spectra. This requires a thorough knowledge of angular momenta and their addition rules. We will also look at the emission and absorption of light, lifetimes of states and scattering phenomena. In most cases an exact description of these real world situations is not possible and we will have to resort to approximation schemes such as perturbation theory, variational methods or WKB methods to understand the details.

Outline of the course (sessions denoted in square brackets)

Part A (periode 3)

Angular momentum in quantum mechanics [1]

Radial equation, orbital angular momentum, spin states [2,3]

Addition of angular momenta [4]

Interactions involving angular momenta [5]

Pauli principle and examples in atomic, nuclear and particle physics and quantum statistical mechanics [6,7]

Part B (periode 4)

Atoms and the periodic system, fermions and bosons, fermi gases [1]

Structure of solids, Bloch's theorem and band structure [2] 


Quantum statistical mechanics and black body spectrum [3 ]


Time independent perturbation theory, formalism [4]

H-atom fine structure, Zeeman effect and hyperfine structure [5]

Variational principle and the helium atom [6]

Transitions, lifetimes, selection rules; absorption and emission of radiation [7]

Studiemateriaal

Literatuur

  • D.J Griffiths, 'Introduction to Quantum Mechanics' Pearson 2005 (used during course)

Overig

  • Aanvullende handouts.

Leerdoelen

  • To be able to apply notions of quantum mechanics in physical situations;
  • To use angular momentum recoupling in combination with permutation symmetry for fermions and bosons;
  • to understand how quantum mechanics determines the structure of atoms, the organization of the periodic system, basic interatomic forces and the structure of solids;
  • To become fluent with the formalism of time-independent perturbation theory;
  • To be able to apply time-independent perturbation theory to obtain the fine and hyperfine structure of the Hydrogen atom;
  • To be able to use variational principles in quantum mechanics;
  • In more generality, to become familiar with a range of applications and methods of quantum mechanics in atomic, molecular and condensed matter physics as well as in nuclear and particle physics

Onderwijsvormen

  • Hoorcollege
  • Werkcollege
  • Zelfstudie
  • Begeleiding/feedbackmoment

Wordt nog bekend gemaakt.

Verdeling leeractiviteiten

Activiteit

Aantal uur

Deeltoets

6

Hoorcollege

28

Werkcollege

30

Zelfstudie

104

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

  • Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
  • Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het examenonderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
  • Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een examenonderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
  • Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het examenonderdeel of een gedeelte daarvan.
  • Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht.

Aanvullende eisen voor dit vak:

Toetsing

Onderdeel en weging Details

Eindcijfer

1 (50%)

Deeltoets 1

1 (50%)

Deeltoets 2

Opdrachten

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

  •    Naam opdracht 1 : beschrijving 2
  •    Naam opdracht 2 : beschrijving 1
  •    ....

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: www.uva.nl/plagiaat

Weekplanning

Weeknummer Onderwerpen Studiestof
1  Angular Momentum  Sections 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 4.3, 4.4.1
2  Spin States, Angular Momentum  Sections 4.4.1, 4.4.2, 4.4.3
3  Identical Particles, Atoms  Sections 5.1, 5.2
4  Quantum statistical physics.  Sections 5.4
5  tba  tba
6  tba  tba
7  tba  tba
8  tba  tba
9  tba  tba
10  tba  tba
11  tba  tba
12  tba  tba

 

Rooster

Het rooster van dit vak is in te zien op DataNose.

Aanvullende informatie

Aanbevolen voorkennis: Klassieke mechanica/Quantummechanica 2, Wiskunde N2.

Contactinformatie

Coördinator

  • Piet Mulders