Klassieke mechanica/quantummechanica 2

Classical Mechanics/Quantum Mechanics 2

Eigenaar	Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree)
Coördinator	prof. dr. C.J.M. Schoutens
Onderdeel van	Dubbele bachelor Wis- en Natuurkunde, jaar 2Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree), jaar 2Bachelor Bèta-gamma, major Natuurkunde, jaar 3

Studiewijzer 2018/2019

Globale inhoud

In de natuurkunde gaat het heel vaak om hoe dingen bewegen - atomen, bloedcellen, biljartballen, ruimteschepen, sterrenstelsels. Soms is de relativiteitstheorie of de quantummechanica nodig om beweging te begrijpen, maar heel vaak ligt de sleutel bij de klassieke mechanica, zeg maar, de wetten van Newton. In het 1e jaar van de BSc Natuur- en Sterrenkunde is de KM aan de orde geweest in het vak Speciale Relativiteitstheorie en Klassieke Mechanica 1. In het 2e jaarsvak Klassieke Mechanica / Quantummechanica 2 gaan we allereerst dieper in op de klassieke mechanica. We maken kennis met een wat formelere aanpak, gebaseerd op de vergelijkingen van Lagrange en Hamilton. Deze laatste helpen bij het maken van de stap `van klassiek naar quantum'. Om de quantummechanica goed te begrijpen is het nodig precies te weten wat de ingredi ̈enten en de uitgangspunten zijn en hoe je hiermee moet omgaan om tot voorspelligen te komen over waarneembare grootheden. Het doel van het QM deel van dit college is om de axioma’s van de quantummechanica precies te formuleren en vervolgens deze toe te passen op belangrijke fysische vragen.

Studiemateriaal

Literatuur

• Voor het klassieke mechanica deel: John R. Taylor, 'Classical Mechanics', University Science Books, 2005.

• Voor het quantummechanica deel: D.J. Griffiths and D.F. Schroeter, ‘Introduction to Quantum Mechanics’, 3rd Edition, Cambridge (2nd Edition is ook nog bruikbaar).

Leerdoelen

KM2: Aan het eind van het vak heeft de student een beter begrip van de klassieke mechanica door een hernieuwde ‘tweede ronde’ kennismaking, met speciale aandacht voor de relatie tussen symmetrie en behoudswetten en begrippen als draai-impuls en traagheidsmoment. Bovendien kan de student werken met het Lagrange- en Hamiltonformalisme voor de klassieke mechanica en begrijpt hij/zij dat deze formuleringen equivalent zijn aan de wetten van Newton.

QM2: De student heeft begrip van de rol die Hilbertruimtes spelen in de quantummechanica, en van de rol van operatoren en hun commutatie-relaties. Hij/zij beheerst de algebraische oplossing van de harmoni- sche oscillator en kan quantummechanische problemen oplossen die betrekking hebben op centrale krachten, waaronder het energie-spectrum en bijbehorende eigenfuncties van het waterstof-atoom. Bovendien kan de student werken met de quantummechanische beschrijving van identieke deeltjes, en begrijpt hij/zij de oorsprong en gevolgen van het Pauli-principe en de rol van quantumstatistiek. 

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege
• Zelfstudie

De 2e week van het KM2 deel is in de vorm van `flipped classroom'. De studenten besturen zelfstandig een kennisclip en een notitie over `Mechanica volgens Huygens en Newton'. Hoor- en werkcollege in die week zijn in de vorm van Q&A: vragen door de studenten en toelichting door docent en TA's.

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 voor de vakken 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. In geval van persoonlijke omstandigheden, zoals in OER-A Artikel 6.4 omschreven, wordt in overleg met de studieadviseur een afwijkend studieplan gemaakt.

Toetsing

Onderdeel en weging	Details
Eindcijfer
1 (50%) Deeltoets 1
1 (50%) Deeltoets 2

Deeltoets KM en deeltoets QM2: drie opgaven, waarvan éen overeenkomt met een van de huiswerkopgaven.  Beide toetsen dragen voor 50% bij aan het eindresultaat. Echter, het toetsreglement schrijft voor dat voor een voldoende totaalresultaat een score van tenminste 5,0 op elk van de deeltoetsen vereist is. Om deze reden bieden we op bij de tweede deeltoets de extra mogelijkheid aan om een tentamen over de gehele stof van KM en QM2 af te leggen. Dit tentamen zal bestaan uit één opgave KM en twee opgaven QM2. Deze opgaven worden niet uit het huiswerk genomen. De herkansing in het voorjaar is eveneens een tentamen over de gehele stof. Tenslotte: de resultaten voor de deeltoetsen blijven ook in het volgende studiejaar geldig.

Inzage toetsing

Om een inzagemoment aan te vragen, kun je contact opnemen met je begeleider.

Opdrachten

Wekelijkse huiswerkopgaves

• Inleveren is niet verplicht maar wordt sterk aangemoedigd. Eén van opgaves van de deeltoets komt overeen met éen van de huiswerkopgaves.  Actief werken aan de huiswerkopgaves wordt op die manier beloond met voorkennis van een derde deel van het tentamen!

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.

Verwerking vakevaluaties

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

Contactinformatie

Coördinator

• prof. dr. C.J.M. Schoutens