Quantumfysica 1

Quantum Physics 1

Eigenaar	Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree)
Coördinator	prof. dr. A.P. Colijn
Onderdeel van	Dubbele bachelor Wis- en Natuurkunde, jaar 1Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree), jaar 1Bachelor Bèta-gamma, major Natuurkunde, jaar 2

Studiewijzer 2017/2018

Globale inhoud

De beginselen van de quantummechanica vormen het centrale fundament van de moderne natuurkunde. Dit is het eerste van drie collegeseries in de natuurkundestudie waarin dit uitgebreide gebied wordt behandeld. Dit wordt gedaan aan de hand van het boek van Griffith waarvan in dit college de eerste twee hoofdstukken aan bod komen. Na een historische inleiding met o.a. het Bohr atoom en de de Broglie relaties wordt de golffunctie ingevoerd. Vervolgens wordt de waarschijnlijkheidsinterpretatie van de golffunctie besproken, met als fundamenteel gevolg de onzekerheidsrelaties van Heisenberg. De tijdsevolutie van het quantumsysteem wordt beschreven door de Schrodinger-vergelijking die uitgebreid aan de orde zal komen aan de hand van een aantal belangrijke een-dimensionale modelsystemen zoals het deeltje in een potentiaalput en de harmonische oscilator. Vervolgens behandelen we de transmissie en reflectie aan een potentiaalbarriere, waarbij ook het verschijnsel van quantumtunneling aan bod komt.

Studiemateriaal

Literatuur

• D.J. Griffiths, 'Introduction to quantum mechanics', International Edition, Prentice Hall.

Syllabus

• Syllabus met opgaven (wordt gepubliceerd op BB van vak).

Software

• Mathematica

Overig

• Verzameling opgaven: deze zijn ook beschikbaar via Blackboard.

Leerdoelen

In de syllabus zijn de leerdoelen uitgebreid beschreven, hier volgt een beknopte versie:

• uiteggen en voorbeelden geven van experimenten die aantonen dat de klassieke mechanica incompleet is;
• de postulaten van de quantummechanica benoemen en uitleggen;
• de waarschijnlijkheidsinterpretatie van de golffunctie uitleggen en de onzekerheidsrelatie beschrijven;
• de Schrodinger vergelijking opschrijven en interpreteren;
• de golffunctie normaliseren  en de verwachtingswaarden en varianties van plaats, impuls en energie op basis van de bijbehorende operatoren bepalen;
• de (tijdsafhankelijke) Schrödingervergelijking op 1-dimensionale problemen, zoals een potentiaalput en de harmonische oscillator toepassen;
• het Stern Gerlach experiment beschrijven en de daarbij  behorende quantummechanische toestanden in bra-ket notatie representeren.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege
• Laptopcollege

Een combinatie van hoorcollege en werkcollege wordt gebruikt om de stof te begrijpen en zelf toe te passen. De laptopcolleges worden gebruikt om inzichten te verdiepen.

Verdeling leeractiviteiten

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 onderdeel, 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 onderdeel 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 onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer.
• 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.

Toetsing

Onderdeel en weging	Details	Opmerkingen
Eindcijfer
30% Tussentoets	Best of
70% Tentamen	Moet ≥ 5 zijn, Herkansbaar	(telt 100% mee indien tussentoests lager cijfer oplevert)
0% Laptopcollege opdrachten (2x)		Aanwezigheid verplicht, anders vak niet gehaald.
1% Tussentoets
1% Tentamen

Inzage toetsing

De datum, het tijdstip en de locatie van het inzagemoment staan in het rooster in DataNose.

Opdrachten

Laptopcollege 1

• QuantumFysica opdracht1

Laptopcollege 2

• QuantumFysica opdracht2

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: http://student.uva.nl

Weekplanning

Rooster

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

Aanvullende informatie

Aanbevolen voorkennis: Klassieke Mechanica (KM/SRT1), Wiskunde 1A,B,C  en Trillingen, golven en optica.

Verwerking vakevaluaties

Hieronder vind je de aanpassingen in de opzet van het vak naar aanleiding van de vakevaluaties.

Contactinformatie

Coördinator

• dr. A.P. Colijn