Studiegids

nl en

Quantum Mechanics 2

Vak
2024-2025

Toegangseisen

Voorkennis van Quantum Mechanics 1, Statistical Physics 1, Classical Mechanics B, Analyse 3 NA (Gewone Differentiaalvergelijkingen), Lineare Algebra 2 (NA)

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

  • 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 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, nadat je bent ingelogd.

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 MyTimetables samen te voegen om een volledig rooster te zien. Deze video legt 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

Als student ben je zelf verantwoordelijk voor het tijdig inschrijven via MyStudyMap.

In deze korte video zie je stap voor stap hoe je je kunt inschrijven voor cursussen in MyStudyMap.
Uitgebreide informatie over de werking van MyStudyMap vind je hier.

Er zijn twee inschrijfperiodes per jaar:

  • de inschrijving voor het najaar opent in juli

  • de inschrijving voor het voorjaar opent in december

Zie deze pagina voor meer informatie over deadlines en inschrijven voor vakken en tentamens.

Let op:

  • Het is verplicht om je in te schrijven voor alle activiteiten die je gaat volgen van een vak.

  • Je inschrijving is pas voltooid wanneer je je cursusplanning indient in het tabblad ‘Klaar voor inschrijving’ door op ‘indienen’ te klikken.

  • Niet ingeschreven zijn voor een (her)tentamen betekent dat je niet mag deelnemen aan het (her)tentamen.

Contact

Docent:Dr. D.F.E. Samtleben

Opmerkingen

Software
Vanaf collegejaar 2024/2025 werkt de faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen met het software distributieplatform Academic Software. Via het platform kun je toegang krijgen tot de software die je nodig hebt voor bepaalde vakken in je studie. Voor sommige software moet je laptop aan bepaalde systeemeisen voldoen. Dit staat aangegeven bij de software. Belangrijk is dat je de software installeert voor de start van het vak. Meer informatie over het laptopprofiel vind je op de studentenwebsite.