Квантова механіка

Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 6.105.00.O.034
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: канд. фіз.-мат. наук, доц. Понеділок Григорій Володимирович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Дати студентам основи фундаментальних знань з квантової механіки, навчити студентів користуватися законами квантової фізики та наслідками з цих законів, давати правильну інтерпретацію спостережуваних явищ природи.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у студентів: загальні компетентності: • набуття навичок гнучкого способу мислення, який дає можливість зрозуміти й розв’язати проблеми та задачі, зберігаючи при цьому критичне відношення до усталених наукових концепцій; • набуття елементів раціонального вміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні обґрунтовані рішення; • розвинення логічного вміння аналізу комплексних проблемі, вдосконалення і розвинення абстрактного мислення; • опанування загальними елементами індуктивного і дедуктивного методу аналізу задач і проблем природничого, гуманітарного, економічного і управлінського типів; • вміння відстоювати свою точку зору з різних проблемних питань, базуючись на засадах раціонального наукового трактування законів Природи та Суспільства; • вміння постійного самовдосконалення, розширення кругозору в галузі майбутньої про¬фе¬сійної діяльності, суміжних областях науки, виробництва та суспільної діяльності • формування цілісних наукових уявлень про Єдину фізичну картину світу, об’єктивні закони пізнання природи та суспільства; • інтелектуального потенціалу та навичок до подальшого навчання; • вміння і здатності до критичного аналізу літературних джерел та пошуку інформації в області майбутньої професійної діяльності фахових компетентності: - створення основ і самодостатньої цілісної теоретичної підготовки з основ квантової фізики, що забезпечує можливість використання студентами фізичних принципів квантової теорії в тих галузях техніки, в яких вони спеціалізуються; - формування в студентів наукового мислення, зокрема, правильного розуміння меж застосування різних фізичних понять, законів, теорій і вміння оцінювати ступінь достовірності результатів, одержаних з допомогою експериментальних або матема-тичних методів дослідження; - засвоєння основних фізичних явищ і законів квантової механіки; - вміння розрізняти псевдонаукові теорії в області мікросвіту і давати їм аргументовану і об'єктивну оцінку; - формування у студентів навиків розв’язування конкретних задач з квантової фізики, які допоможуть їм надалі розв’язувати задачі наноматеріалознавства та прикладні інженерні задачі електронного матеріалознавства, альтернативної та відновлювальної енергетики та молекулярної електроніки; - вироблення початкових навиків проведення теоретичних оцінок фізичних спостережуваних величин та побудови якісних фізичних моделей.
Результати навчання: Після вивчення навчальної дисципліни студент має бути здатним продемонструвати такі результати навчання: знати: – основні фізичні поняття, явища, закони та постулати, що лежать в основі квантової теорії і охоплюються цією програмою курсу “Квантова механіка”; – межі застосування законів квантової механіки, їх сутність, фізичне і математичне підґрунтя, взаємозв’язок з іншими розділами сучасної фізики, зв’язок з законами класичної фізики; – основні положення методу квантово-механічного опису спостережуваних властивостей макроскопічних систем та наносистем мовою мікроскопічного опису та побудови мікроскопічних моделей; – основні ефективні способи і методи квантово-механічних розрахунків властивостей квантових частинок, атомів, молекул та квантоворозмірних обєктів. вміти: – застосовувати набуті знання на практиці; – чітко розуміти природу і сутність явищ та законів квантової фізики; – давати якісну фізичну інтерпретацію експериментальних досліджень.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити: 1. Загальна фізика (оптика, атомна і ядерна фізика) 2. Рівняння математичної фізики 3. Теорія імовірності та випадкові процеси 4. Теоретична механіка 5. Електродинаміка кореквізит: Статистична фізика і термодинаміка.
Короткий зміст навчальної програми: Фізичні основи квантової фізики. Основи квантової механіки мікрочастинки. Одновимірні задачі квантової механіки. Зв'язок квантової механіки класичною. Тунельні явища. Фундаментальні принципи та математичний формалізм квантової теорії. Квантова теорія моменту імпульсу. Стаціонарні стани квантових частинок у центральних потенціальних полях. Рух заряджених квантових частинок в стаціонарних електричних і магнітних полях. Наближені методи розв’язування задач квантової механіки. Тотожні частинки. Елементи квантової механіки багаточастинкових систем. Тотожні частинки. Елементи квантової механіки багаточастинкових систем. Атоми і молекули у електричному та магнітному полях. Взаємодія квантових об’єктів з електромагнітним випромінюванням. Основи квантової теорії розсіяння.
Опис: Тема 1. Фізичні засади квантової теорії Тема 2. Основи хвильової механіки Шредінгера Тема 3. Стаціонарні одновимірні задачі квантової механіки Тема 4. Стаціонарні стани квантових частинок у центральних полях Тема 5. Зв'язок квантової механіки з класичною. Наближені методи квантової механіки Тема 6. Рух квантових частинок в електричних і магнітних полях Тема 7. Тотожні частинки. Елементи квантової механіки багаточастинкових систем Тема 8. Елементи квантової теорії молекул та кристалів Тема 9. Фундаментальні принципи та сучасний математичний формалізм квантової теорії Тема 10. Квантові обчислення та квантові комп’ютери
Методи та критерії оцінювання: • усне опитування в ході практичних занять, оцінка виконання домашніх практичних завдань, контрольна робота (30%) • підсумковий контроль – екзамен у письмово-усній формі з розподілом балів: - письмова компонента – 60%; - усна компонента іспиту – 10%.
Критерії оцінювання результатів навчання: Підсумкове оцінювання знань студентів з квантової механіки проводить за результатами поточного контролю та екзаменаційного контролю відповідно з таким розподілом балів (у 100 бальній шкалі)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Вакарчук І.О. Квантова механіка. – Львів. Вид-во Львівського ун-ту, 2012. – 871 с. 2. Лукіянець Б.А. Понеділок Г.В. Рудавський Ю.К. Основи квантової фізики- Вид-во Національного університету Львівська політехніка. Львів, 2009 – 414 с. 3. Юхновський І.Р. Основи квантової механіки. – К.: Либідь, 2002.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).