| Název předmětu | Kvantová teorie I |
|---|---|
| Kód předmětu | UFY/KT1 |
| Organizační forma výuky | Přednáška + Cvičení |
| Úroveň předmětu | Bakalářský |
| Rok studia | nespecifikován |
| Četnost výuky | V každém akademickém roce, jen v letním semestru. |
| Semestr | Letní |
| Počet ECTS kreditů | 6 |
| Vyučovací jazyk | čeština |
| Statut předmětu | Povinný |
| Způsob výuky | nespecifikováno |
| Studijní praxe | nespecifikováno |
| Doporučené volitelné součásti programu | Není |
| Vyučující |
|---|
|
| Obsah předmětu |
|
Obsah: Počátky kvantové fyziky. Záření černého tělesa (Wienův, Rayleigh-Jeansův a Planckův zákon), fotoelektrický jev, Comptonův rozptyl, tepelná kapacita pevných látek, Feynmanův výklad interferenčního experimentu s elektrony, de Broglieovy vlny, vlnový balík. Základní pojmy kvantové mechaniky. Vlnová funkce a její interpretace, superpozice kvantovývh stavů, operátory fyzikálních veličin (poloha, hybnost, moment hybnosti, energie), střední hodnota, vlastní hodnoty a vlastní funkce operátorů, komutátory. Princip neurčitosti. Měření v kvantové mechanice, vlastnosti vlastních funkcí operátorů, současné měření fyzikálních veličin, Heisenbergův princip neurčitosti, interakce měřicí soustavy s kvantovým systémem. Schrödingerova rovnice. Obecný tvar SR, Hamiltonián v kvantové fyzice, stacionární SR, základní principy řešení SR (částice v krabici, tunelový jev), degenerace stavů. Harmonický oscilátor v kvantové mechanice. Úplné řešení jednoduchého harmonického pohybu v kvantové fyzice, vlastnosti řešení, vlastnosti vlnových funkcí harmonického oscilátoru, energie nulových kmitů a její důsledky. Pohyb částice v poli centrální síly. Moment hybnosti v kvantové mechanice, pohyb částice v poli centrálních sil, atom vodíku, kvantová čísla, energetické hladiny atomu vodíku, vlastnosti vlnových funkcí, atomové orbitaly. Spin. Experimenty vedoucí k objevu spinu, štěpení energetických hladin v magnetickém poli, spinové operátory, Pauliho matice, Pauliho rovnice, spin jako relativistický jev, celkový moment hybnosti. Vícelektronové atomy. Princip nerozlišitelnosti částic, Pauliho vylučovací princip, Slaterův determinant, náznak řešení atomu helia, periodická tabulka prvků. Úvod do teorie chemické vazby. Molekulové orbitaly, iontová a kovalentní vazba, valenční elektrony, - and -elektrony, hybridizace. Další reprezentace kvantové mechaniky. Heisenbergova maticová reprezentace, Diracova reprezentace, braketová symbolika, transformace operátorů a vlnových funkcí mezi různými reprezentacemi.
|
| Studijní aktivity a metody výuky |
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming)
|
| Výstupy z učení |
|
Objasnit posluchačům základní teoretické i experimentální pojmy kvantové teorie, vysvětlit vlastnosti a zákonitosti chování mikročástic i jednodušších kvantových systémů. Zavedením nezbytného matematického aparátu docílit u studentů schopnosti popsat studované jevy. V navazujících cvičeních na konkrétních příkladech procvičit teoretické znalosti podané v přednáškách.
Studenti získají základní vhled do kvantové fyziky a budou schopni samostatně řešit modelové problémy (harmonický oscilátor, potenciálová jáma, pohyb částice v poli centrálních sil). |
| Předpoklady |
|
Základní znalosti fyziky v přibližném rozsahu kurzů Fyzika 1-4
|
| Hodnoticí metody a kritéria |
|
Analýza výkonů studenta, Systematické pozorování studenta, Kolokvium
Úspěšné složení kolokviální zkoušky, splnění zadání domácíh úkolů (příklady), úspěšné složení dvou zápočtových testů, aktivita na přednáškách a cvičeních. |
| Doporučená literatura |
|
| Studijní plány, ve kterých se předmět nachází |
| Fakulta | Studijní plán (Verze) | Kategorie studijního oboru/specializace | Doporučený semestr | |
|---|---|---|---|---|
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Biofyzika (1) | Kategorie: Fyzikální obory | 3 | Doporučený ročník:3, Doporučený semestr: Letní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Fyzika (1) | Kategorie: Fyzikální obory | 3 | Doporučený ročník:3, Doporučený semestr: Letní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Fyzika pro vzdělávání (1) | Kategorie: Fyzikální obory | - | Doporučený ročník:-, Doporučený semestr: Letní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Biofyzika (1) | Kategorie: Fyzikální obory | - | Doporučený ročník:-, Doporučený semestr: Letní |