Quantum Fysica 2 voor Wis- en Natuurkunde

Quantum Physics for Mathematics and Physics

Studiewijzer 2020/2021

Globale inhoud

De quantummechanica is een wonderlijke theorie die lijkt in te gaan tegen onze natuurlijke intuïiie van hoe de wereld in elkaar zit. De taal waarin quantummechanica is geformuleerd is heel anders dan die van de klassieke mechanica. Zo zijn woorden als toestanden, operatoren, superposities, en verstrengeling‚ voorbeelden van begrippen die alleen voorkomen in de quantummechica en moeilijk te begrijpen zijn vanuit een klassiek wereldbeeld.

Het proces van een meting en de voorspelbaarheid van de uitkomsten hiervan werken ook anders dan in een klassieke theorie. Toch is de quantummechanica zeer succesvol in het beschrijven van de natuur, en zijn alle voorspellingen die experimenteel kunnen worden getoetst bevestigd. Dus de quantummechanica werkt!

Om de quantummechanica goed te begrijpen is het nodig precies te weten wat de ingrediënten en de uitgangspunten zijn en hoe je hiermee moet omgaan om tot voorspellingen te komen over waarneembare grootheden. Het doel van dit college is om de axioma's van de quantummechanica precies te formuleren en deze vervolgens toe te passen op belangrijke fysische vragen.

Werken met het quantumformalisme vraagt om en combinatie van wiskundige technieken uit lineaire algebra en analyse. Bij concrete toepassingen is het soms mogelijk om belangrijke fysische grootheden (zoals energieën en golffuncties) in gesloten vorm te bepalen. Dit lukt bijvoorbeeld bij de analyse van de simpelste atoomstructuur - het waterstofatoom - door slim gebruik te maken van de rotatiesymmetrie in de 3D ruimte. Voor veel problemen is een exacte oplossing niet mogelijk. We maken kennis met technieken als storingrekening en variatierekening om in zulke gevallen goede benaderingen te vinden van de belangwekkende fysische grootheden. 

Studiemateriaal

Literatuur

• Introduction to Quantum Mechanics by David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter (3rd edition)

Overig

• Extra course materials provided via Canvas

Leerdoelen

• De student kan werken met het wiskundige formalisme van de quantummechanica, gebaseerd op Hilbertruimtes en operatoren, en begrijpt hoe dit formalisme wordt gebruikt om de quantumwereld te beschrijven.
• [subdoel N] - de student begrijpt hoe fundamentele karakteristieken van quantum deeltjes (zoals superpositie en verstrengeling, beweging in een centraal krachtveld, quantumstatistiek, spin, atomaire structuur) in het formalisme worden verdisconteerd en uitgewerkt.
• [subdoel W] - de student beschikt over een toolbox met (waar mogelijk) exacte wiskundige methoden, bv voor beweging in een centraal krachtveld) en (waar nodig) benaderende methoden zoals storingstheorie en variatierekening.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege
• Zelfstudie
• Begeleiding/feedbackmoment

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 A-6.4 omschreven, wordt in overleg met de studieadviseur een afwijkend studieplan gemaakt.

Toetsing

Om te slagen is een tentamencijfer van 5.5 or hoger vereist. Het cijfer voor het huiswerk moet tenminste 5.0 zijn. Als het huiswerkcijfer hoger is dan het tentamencijfer telt het huiswerk voor 10% mee in het eindresultaat.

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.

Contactinformatie

Coördinator

• prof. dr. C.J.M. Schoutens