Toegangseisen
Quantum Mechanics 1, Statistical Physics 1, Classical Mechanics B, AN3na, LA2na
Beschrijving
Dit college verdiept het begrip en onderstreept het belang van de quantummechanica via de behandeling van belangrijke quantumverschijnselen en toepassingen van de quantummechanica in de technologie (laser, MRI).
De volgende onderwerpen worden behandeld:
Quantum statistische beschrijving van niet-onderscheidbare deeltjes
Fermi-Dirac, Bose-Einstein en Planck-verdelingen
Het vrije elektronengas, Bose-Einstein condensatie, de wet van Stefan en Boltzmann
De structuur van atomen en het Periodiek Systeem
Tijdonafhankelijke storingsrekening en toepassing in de fijnstructuur en hyperfijnstructuur in het spectrum van het waterstofatoom
Effect van een extern magneetveld (Zeeman-effect) en een extern elektrisch veld (Stark-effect) op spectraallijnen
Tijdafhankelijke storingsrekening en toepassing op two-level systems
Magnetische resonantie en het gebruik in Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Theorie van Einstein voor stralingsprocessen: absorptie, gestimuleerde en spontane emissie en het gebruik in de laser
Selectieregels voor stralingsovergangen
Een inleiding wordt gegeven op enkele geavanceerde en/of moderne onderwerpen in de quantummechanica: de Dirac-vergelijking voor relativistische elektronen, verstrengeling (entanglement) en quantum computers.
Leerdoelen
Aan het eind van het college kan de student de volgende concepten en onderwerpen bediscussieren en uitleggen en ze toepassen in berekeningen:
Quantum statistische beschrijving van niet-onderscheidbare deeltjes
Fermi-Dirac, Bose-Einstein en Planck-verdelingen
Eigenschappen van het vrije elektronengas, het vrije bosonengas en de rol van de toestandsdichtheid
Hoe quantummechanica de ultraviolet catastrophe verhelpt
Toepassen van tijdonafhankelijke storingsrekening om de fijnstructuur en de hyperfijnstructuur in het spectrum van het waterstofatoom te berekenen
Hoe een extern magneetveld (Zeeman-effect) en electrisch veld (Stark-effect) de spectra van atomen verandert
Toepassen van tijdafhankelijke storingsrekening op two-level systems en de essentie van MRI (magnetic resonance imaging) uitleggen
Verklaring/begrip van de stralingsprocessen: absorptie, gestimuleerde en spontane emissie (Einstein theory), en berekening van de corresponderende overgangssnelheden
Je kunt in je eigen woorden de volgende concepten en onderwerpen beschrijven en uitleggen:
Hoe de laser (en maser) werken
Verstrengeling (entanglement) and quantum computers
De Dirac-vergelijking voor relativistische elektronen
Algemene Vaardigheden
Je kunt antwoorden en berekeningen duidelijk beredeneren en beargumenteren
Je kunt de studietijd goed indelen, zodanig dat de studielast goed verdeeld is over de verschillende studieactiviteiten: bestudering van het boek, voorbereiden van hoorcolleges en werkcolleges, uitwerken van opgaven en voorbereiding op het tentamen.
Rooster
Rooster
Voor gedetailleerde informatie ga naar Timetable in Brightspace
In MyTimetable (login) kun je alle vak- en opleidingsroosters vinden, waarmee jij je persoonlijke rooster kunt samenstellen. Onderwijsactiviteiten waarvoor je je via MyStudymap hebt ingeschreven, worden automatisch in je rooster getoond. Daarnaast kun je My Timetable gemakkelijk koppelen aan een agenda-app op je telefoon en worden roosterwijzigingen automatisch in je agenda doorgevoerd; bovendien ontvang je desgewenst per e-mail een notificatie van de wijziging. Je kunt notificaties aanzetten bij Instellingen, na login.
Vragen? Bekijk de video, lees de instructie of neem contact op met de ISSC helpdesk. Let op: Joint Degree studenten Leiden/Delft dienen de informatie uit de Leidse en Delftse MyTimetable's samen te voegen om een volledig rooster te zien. Deze video leg uit hoe dat werkt.
Onderwijsvorm
Zie Brightspace.
Hoorcolleges, werkcolleges en huiswerkopdrachten. De hoorcolleges zijn in het Nederlands of Engels (afhankelijk van de docent), de werkcollegeopgaven en het tentamen zijn in het Engels. Tijdens werkcolleges kunnen beide talen worden gebruikt.
Studielast
Totale studielast 5 EC = 140 uur, waarvan 44 uur besteed worden aan het bijwonen van hoor- en werkcolleges (11x2 uur hoorcolleges + 11x2 uur werkcolleges). Ongeveer 40 uur zijn nodig om het cursusmateriaal te bestuderen. De overige 56 uur worden besteed aan het uitwerken van werkcollegeopgaven en voorbereiding op en deelname aan het tentamen.
Toetsing en weging
Schriftelijk tentamen (gesloten boek) met open vragen en opdrachten. Het eindcijfer komt tot stand via het resultaat van het tentamen en een bonus van maximaal 1 punt, die te verdienen is door het inleveren van huiswerkopgaven. Bij het hertentamen telt de bonus niet mee.
Literatuurlijst
David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter, Introduction to Quantum Mechanics, 3rd edition, ISBN 978-1-107-18963-8 (hard back). Dit boek wordt ook in Quantummechanica 1 gebruikt. Als aanvulling op het boek, zal een document over Quantum Statistical Physics ter beschikking worden gesteld.
Inschrijven
Met ingang van het collegejaar 2022-2023 ben je als student zelf verantwoordelijk om je tijdig, dat wil zeggen 14 of 28 dagen voor aanvang van het vak, in te schrijven. Dat kan via Mystudymap. Dit doe je twee keer per jaar: één keer voor de vakken die je wilt volgen in semester 1 en één keer voor de vakken die je wilt volgen in semester 2.
Inschrijven voor vakken in het eerste semester is mogelijk vanaf juli; inschrijven voor vakken in het tweede semester is mogelijk vanaf december. Zie voor meer informatie deze pagina (tab Wiskunde en Natuurwetenschappen)
Daarnaast is het voor alle studenten, inclusief eerstejaars bachelorstudenten, verplicht om zich in te schrijven voor tentamens én de inschrijving voor elk tentamen in My Studymap te bevestigen. Dit kan tot en met uiterlijk 10 kalenderdagen voorafgaand aan het tentamen. Zonder geldige voorinschrijving én bevestiging in My Studymap kun je niet deelnemen aan het tentamen.
Contact
Docent:Dr. D.F.E. Samtleben
Opmerkingen
geen