Studiegids

nl en

Quantummechanica 2

Vak
2019-2020

Admission requirements

Quantum Mechanics 1, Statistical Physics 1, Classical Mechanics B, AN3na, LA2na

Description

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.

Course objectives

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

  • Eigneschappen 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 (Soft Skills)

  • 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.

Timetable

Schedule

Mode of instruction

Hoorcolleges, werkcolleges en huiswerkopdrachten. De hoorcolleges zijn in het Nederlands, de werkcollegeopgaven en het tentamen zijn in het Engels. Tijdens werkcolleges kunnen beide talen worden gebruikt.

Course Load

Totale studielast 5 EC = 140 uur, waarvan 42 uur besteed worden aan het bijwonen van hoor- en werkcolleges (11x2 uur hoorcolleges + 10x2 uur werkcolleges). Ongeveer 40 uur zijn nodig om het cursusmateriaal te bestuderen. De overige 58 uur worden besteed aan het uitwerken van werkcollegeopgaven en voorbereiding op het tentamen.

Assessment method

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.

Blackboard

Cursusmateriaal is te vinden op Blackboard.

Voor toegang tot Blackboard heb je je ULCN-account nodig Blackboard UL

Reading list

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.

Contact

Contactgegevens Docent:Dr.Peter Denteneer