2. Программа обучения по дисциплине – syllabus

2.1. Данные о преподавателе:

● Фамилия преподавателя Кузьмичева А.Е.

● Контактная информация ПР.Достык 160, кв.14. тел: 26-07-12

● Часы пребывания на кафедре (office hours) 2 кредита

● Название, номер (код) курса и количество кредитов; цикл дисциплины ВД-04, код дисциплины 101

● Время и место проведения курса; 2 семестр 2011-2012 учебный год.

2.2. Данные о дисциплине

График занятий:

Семестр состоит из 15 учебных недель и 2 недели сессии.

В неделю предполагается 2 кредит-часа, каждый кредит-час состоит из одного контактного часа (лекция, практическое задание) и двух часов самостоятельной работы студентов (СРСП, СРС).

Занятия	Время проведения	Занятия	Время проведения
Контактный час 1 (лекция 1)	50 мин.	СРСП (теория)	50 мин.
Контактный час 2 (практика 1)	50 мин.	СРСП (практическое занятие)	50 мин.

Место проведения: корпус №1

Выписка из учебного плана

Курс	Семестр	Кре-диты	Лекции	Практика	СРСП	СРС	Всего	Форма контроля
3	6	2	15	15	30	30	90	Экзамен
		Всего	Всего	Всего	Всего	Всего	90

2.3. Введение

Краткое описание курса: курс «Квантовая механика» - первый в программе бакалавриата специальности «физика» курс современной физики. Это курс нерелятивистской квантовой механики. Во вводной части раскрываются основания, приведшие к возникновению квантовой механики, ее основные понятия. Затем рассматриваются линейные задачи, движение в центрально-симметрическом поле, атомы, молекулы, излучение, периодическая система элементов.

В структуре курса - лекционные и практические занятия и самостоятельная работа студентов.

Содержание курса: Квантовая механика.

Введение. Предмет и место квантовой механики в курсе физики. Особенности поведения микрообъектов. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределенности. Состояния и наблюдения в квантовой механике. Волновая функция. Квантово-механический принцип суперпозиций. Описание наблюдаемых величин в квантовой механике. Самосопряженные операторы. Собственные функции и собственные значения самосопряженных операторов, их физический смысл. Средние значения наблюдаемых величин, вероятности их возможных значений. Коммутаторы операторов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Условия совместной измеримости наблюдаемых величин. Полный набор наблюдаемых величин. Операторы координат и импульса. Гамильтониан для частицы и системы взаимодействующих частиц во внешнем поле. Оператор орбитального момента импульса.

Уравнение Шредингера и законы сохранения. Принцип причинности в квантовой механике. Уравнение Шредингера. Вектор плотности потока вероятности. Изменение во времени средних значений наблюдаемых. Предельный переход к классической механике. Законы сохранения и их связь со свойствами симметрии пространства и времени. Стационарное уравнение Шредингера. Свойства стационарных состояний.

Одномерное движение. Общие свойства одномерного движения. Задача о частице в потенциальной яме. Потенциальные барьеры. Туннельный эффект, надбарьерное рассеяние. Линейный гармонический осциллятор.

Движение в центрально-симметрическом поле. Общие свойства движения в центрально-симметричном поле. Собственные функции и собственные значения оператора орбитального момента. Радиальное уравнение Шредингера. Атом водорода, энергетический спектр и волновые функции. Классификация состояний с помощью квантовых чисел. Модель оптического электрона в атомах щелочных металлов.

Элементы теории представлений. Координатное представление. Описание состояний и наблюдаемых в произвольном представлении. Импульсное и энергетическое представления, их связь с координатным представлением.

Приближенные методы квантовой механики. Стационарная теория возмущений. Понятие о квазиклассическом приближении.

Спин электрона. Операторы спина. Волновая функция электрона с учетом спина. Полный набор наблюдаемых для электрона в атоме.

Принцип тождественности частиц. Связь спина со статистикой. Бозоны, фермионы. Принцип Паули.

Атомы, молекулы. Атом гелия. Мультиплетность состояний. Обменная энергия. Понятие о методе самосогласованных полей. Классификация состояний электронов в атоме. Периодическая система элементов. Молекула водорода. Природа химических связей. Атомы во внешнем поле. Эффект Зеемана. Пара - и диамагнитное свойство атомов молекул.

Элементы теории излучения и рассеяния. Вероятности переходов под действием внешнего возмущения. Правила отбора для излучения и поглощение света атомом. Соотношение неопределенности для энергий и времени. Естественная ширина уровней.

Цель курса: приобретение студентами знаний современной физики, являющейся основой научно-технического прогресса и основой понимания научной физической картины мира.

Задачи курса:

• понимание перехода от классической физики и современной, и областей их применения;

• изучение основных вопросов квантовой механики, лежащих в основе современной физики;

• изучение математического аппарата квантовой механики и приобретение навыка по его использованию.

Пререквизиты: для изучения курса «Квантовая механика» от студентов требуется следующие знания:

из основ высшей математики:

• дифференциальное и интегральное исчесления;

• теория вероятности;

• умения строить и понимать графики.

из физики:

• классическая механика;

• электродинамика Максвелла;

• оптика, двойственная природа света;

• атомная физика.

Постреквизиты:

Дисциплины, для изучения которых требуются знания квантовой механики:

• статистическая физика;

• электронная теория вещества;

• ядерная физика и физика элементарных частиц.

Методология обучения:Внимание к принципиальным особенностям курса: дуализм частиц, дискретный характер спектров физических величин, проблема наблюдаемых, процесс измерения как процесс взаимодействия прибора и объекта; сравнение описания явлений с точек зрения классической и квантовой физики.

Особенности математического аппарата квантовой механики.

Особенности практических занятий: на них рассматриваются вопросы и решаются задачи, являющиеся составной частью всего курса.

Обучение проводится в виде лекций, практических занятий с большим вниманием к самостоятельной работе студентов контроль знаний: проверка знания и понимания принципов, положений и основных вопросов теории, проверка умения пользоваться математическим аппаратом и формулирования выводов на основе проведенного решения; устный опрос, контрольная работа, выполнение индивидуального задания с пояснением решения поставленной задачи.