Toegangseisen
Lineare Algebra 2, Analyse 3, Quantum Mechanica 1, Klassieke Mechanica B, Electrische en Magnetische Velden
Beschrijving
Het begrip en de toepassingen van quantum mechanica wordt uitgebreid aan de hand van een aantal belangrijk quantum verschijnselen. Zo wordt gekeken naar de golffunctie en quantum statistiek van meerdere ononderscheidbare deeltjes en naar de spectrale niveau’s van atomen en waterstof in het bijzonder. De experimenteel waargenomen spectra van waterstof kloppen, in detail, niet met de formule van Bohr voor de energieniveaus. Het blijkt dat o.a. de spin en het baanimpuls van het electron verschuivingen en opsplitisingen van de Bohr-niveaus opleveren. Deze (kleine) correcties kunnen worden berekend door toepassing van tijdsonafhakleijke storingsrekening. Koppeling van het atoom met een extern oscillerend veld wordt beschreven met tijdsafhankelijke storingsrekening en geeft aanleiding tot gestimuleerde emissie.
Leerdoelen
Na afloop van dit vak heeft de student begrip van de volgende concepten en kan hij/zij dit toepassen door de daarbij behorende berekeningen zelfstandig uit te voeren.
Quantum mechanische beschrijving van systemen met meerdere deeltjes
Toestandsdichtheid
Opbouw van het periodiek systeem aan de hand van waterstof-achtige golffuncties.
Onderscheid tussen fermionen en bosonen en de daarbij behorende quantum statistische Fermi-Dirac en Bose-Einstein verdelingen
Verdeling van Planck voor photonen
Tijdsafhankelijke storingsrekening
Correcties op energieniveaus van waterstof door fijnstruktuur, in het bijzonder spin-baan koppeling
Correcties op energieniveaus van waterstof door hyperfijnstruktuur; de interactie tussen electron spin en kern spin van het proton. In het bijzonder, de verklaring van de 21 cm-1 lijn van waterstof.
Invloed van extern magneet (Zeemann-effect) en elektrisch (Stark-effect) veld op de energieniveas van het waterstof atoom.
Variatie principe
Iionisatieenergie van Helium
Covalente binding van het H2—molecuul.
Tijdsafhankelijke storingsreking en toepassing daarvan op 2-niveau systemen
Interactie tussen licht en materie aan de hand van overgangswaarschijnlijkheid.
Absorptie, spontane emissie en gestimuleerde emissie van atomen: Einstein A en B coëfficienten.
De student heeft kennis gemaakt met de volgende begrippenDirac vergelijking
Adiabatisch principe
Geometrische fase
Aharonov-Bohm effect (de rol van de vector potentiaal in quantum mechanica)
Rooster
Onderwijsvorm
Hoorcollege, werkcollege en huiswerkopgaven
Toetsing
Schriftelijk tentamen met open vragen.
Voor het eindcijfer geldt een bonusregeling op het tentamencijfer. Deze bonus wordt uitgerkend op basis van het ingeleverde huiswerk en het behaalde tentamen cijfer. Om van de bonus te profiteren moeten minimaal 6 huiswerkopgaven worden ingeleverd. Eindcijfers die door de bonusregeling tussen het cijfer 5 en 6 vallen worden afgerond tot 5. Alle overige resultaten worden afgerond naar het dischtsbijzijnde halftallige cijfer.
Bij een eventueel hertentamen vervalt de bonusregeling.
Blackboard
Al het benodigge aanvullende studiemateriaal is beschikbaar via blackboard: – overzicht van de behandelde stof, begrippen en voorbereiding per hoorcollege – electronische versie van de college aantekeningen van de docent – pdfs met werkcollege opgaven en inleveropgave – uitwerkingen van de opgaven – oefenmateriaal in de vorm van oude tentamens inclusief uitwerkingen – links naar extra informatie en studiemateriaal
Voor toegang tot Blackboard is een ULCN-account nodig).Blackboard UL
Literatuur
David J. Grifiths, Introduction to Quantum Mechanics, 2nd edition, ISBN 0-13-191175-9 (aanschaf verplicht). Dit boek wordt ook gebruikt bij Quantum Mechanica 1
Er zijn door Pearson uitgaven van dit boek in omloop gebracht met aangepaste volgorde van hoofdstukken, nummering van formules en een afwijkende index (zie ook http://www.reed.edu/physics/faculty/griffiths.html).
Contact
Contactgegevens Docent:Dr. M. de Dood (Michiel)