de cuong chlt1 k47

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

Tên môn học: Cơ học lượng tử 1. Mã số môn học: QME331

1. Thông tin chung về môn học

Số tín chỉ: 3 Số tiết: Tổng : 45; LT: 40; TH: Thảo luận: Bài tập: 5

Năm học: 2014 - 2015; Học kỳ: 1.

2. Thông tin về giảng viên

Họ và tên: Chu Việt Hà; Chức danh: TS. GV

Địa chỉ: Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm - ĐHTN

Websites: http://www.dhsptn.edu.vn/khoavatly; E-mail: [email protected]

Điện thoại: 0912132026 cố định:

3. Giờ lên lớp (ghi theo thời khóa biểu)

Lớp N01: Từ 11/8 đến 18/10: Tiết 1, 2 thứ 2 tại B2 201Tiết 1,2 thứ 3 tại B2 201

Từ 10/11 đến 6/12: Tiết 1, 2, 3 thứ 2 tại B2 201

Lớp N02: Từ 11/8 đến 18/10: Tiết 3, 4 thứ 2 tại B2 201Tiết 3, 4 thứ 3 tại B2 202

Từ 10/11 đến 6/12: Tiết 1, 2, 3 thứ 3 tại B2 201

4. Giờ tiếp sinh viên trao đổi về bài học

Sinh viên có thể gặp giảng viên để đặt câu hỏi hoặc nghe giải đáp các thắc mắc,

từ 9 giờ đến 11 giờ thứ 4 hàng tuần tại phòng 611 nhà A4.

5. Mục tiêu môn học

- Sinh viên nắm được cơ sở lí thuyết các vấn đề cơ bản của cơ học lượng tử, nắm

vững được các khái niệm và tinh thần của vật lý hiện đại, hiểu được bản chất sự

chuyển động của các vi hạt thông qua việc mô tả môn học bằng phương pháp cơ học

sóng và cả cơ học ma trận; hiểu và giải thích được các hiệu ứng điển hình trong cơ

1

mailto:[email protected]

http://www.dhsptn.edu.vn/khoavatly

học lượng tử như nguyên lý bất định hay các quy tắc lượng tử khác.… Qua đó tìm

hiểu được các ứng dụng của cơ học lượng tử trong khoa học hiện đại này nay

- Sinh viên có khả năng vận dụng các kiến thức đã học vào nghiên cứu trong lĩnh

vực Vật lý lý thuyết và chất rắn hay giảng dạy các môn khoa học liên ngành

6. Mô tả môn học

Trình bày những khái niệm cơ bản của cơ học lượng tử phi tương đối tính, công

cụ toán học, các toán tử trong cơ học lượng tử, những tiên đề và nguyên lý cơ sở, các

tính chất của phương trình Schrödinger, khảo sát sự chuyển động của vi hạt chủ yếu

thông qua cơ học sóng một chiều.

7. Yêu cầu và kỳ vọng của môn học

Yêu cầu: - Sinh viên cần được trang bị đầy đủ các kiến thức của vật lý đại cương

và toán học cao cấp trước khi học môn học này.

- Trước khi lên lớp sinh viên phải chuẩn bị bài trước, tham khảo các tài

liệu giảng viên giới thiệu.

- Sinh viên cần chuẩn bị các câu hỏi để thảo luận trên lớp và hoàn thành

các bài tập được giao.

Kỳ vọng: Đạt được mục tiêu môn học

8. Đánh giá môn học

- Điểm đánh giá bộ phận chấm theo thang điểm 10 với trọng số như sau:

+ Thảo luận, bài tập: 0,1

+ Kiểm tra giữa học phần: 0,2

+ Điểm thi kết thúc học phần: 0,7

+ Hình thức thi (vấn đáp, thi viết tự luận hoặc trắc nghiệm): Vấn đáp

- Điểm học phần: Là điểm trung bình chung có trọng số của các điểm đánh giá bộ phận

và điểm thi kết thúc học phần làm tròn đến một chữ số thập phân.

9. Học liệu

Giáo trình

[1]. Vũ Văn Hùng, Cơ học lượng tử. NXB ĐHSP Hà Nội, 2004.[2]. Phạm Quý Tư, Đỗ Đình Thanh. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 2003.

2

[3]. Nguyễn Hữu Mình (Chủ biên). Bài tập Vật lí lí thuyết, tập 2, NXB ĐHQG HN, 2001.

Sách tham khảo

[4]. Phan Đình Kiển. Giáo trình cơ học lượng tử. NXB ĐHSP Hà Nội, 2005..[5]. Nguyễn Xuân Hãn. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 1998.[6]. Đặng Quang Khang. Cơ học lượng tử. NXBKH&KT, Hà Nội 1996.[7]. Alastair I. M. Rae, Quantum Mechanics, Institute of Physics Publishing, ISBN 0 7503 0839 7, UK, 2002

10. Kế hoạch dạy - học

Tuần thứ nhất

Tiết ; sáng thứ , ngày tháng năm 2014


1. Nội dung:

Chương 1: Sự ra đời của cơ học lượng tử

1.1. Tính chất hạt của bức xạ

1.2. Tính chất sóng của vật chất và giả thiết de Broglie

1.3. Hàm sóng của hạt vật chất. Chuẩn hóa hàm sóng

1.4. Hạt trong trường thế vô hướng không phụ thuộc thời gian

Bài tập

2. Phương pháp dạy – học

Phương pháp: Nghe giảng do GV trình bày; tự họcYêu cầu học: Đọc tài liệu, ghi chép, viết báo cáoĐánh giá: Làm bài tập và bằng bài viết ở nhà 0,1

3. Câu hỏi thảo luận

1. Nêu các ví dụ thực nghiệm về tính chất hạt của bức xạ và tính chất sóng của vật

chất – phân tích?

2. Giải thích hiệu ứng Compton theo quan niệm sóng và hạt.

3. Tiên đề về hàm trạng thái – hàm sóng của hạt? Ý nghĩa và các yêu cầu đối với

hàm sóng hạt?

4. Hệ thức bất định giữa tọa độ và xung lượng của hạt trong CHLT?

3

5. Hàm sóng của hạt chuyển động trong trường thế vô hướng không phụ thuộc

thời gian.

4. Nhiệm vụ của sinh viên: Đọc tài liệu, ghi chép, viết báo cáo và làm bài tập.

5. Học liệu:

[1] Vũ Văn Hùng, Cơ học lượng tử. NXB ĐHSP Hà Nội, 2004.

[2]. Phạm Quý Tư, Đỗ Đình Thanh. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 2003.

[3]. Nguyễn Hữu Mình (Chủ biên). Bài tập Vật lí lí thuyết, tập 2, NXB ĐHQG HN,

2001.

[4] Đặng Quang Khang. Cơ học lượng tử. NXBKH&KT, Hà Nội 1996.[5]. Alastair I. M. Rae, Quantum Mechanics, Institute of Physics Publishing, ISBN 0 7503 0839 7, UK, 20026. Đánh giá: - Kiểm tra vấn đáp SV trên lớp cho vào điểm thưởng

- Bài thảo luận hoặc viết báo cáo ở nhà chiếm trọng số 0,1

Tuần thứ hai



1. Nội dung:

Chương 2: Cơ sở toán học của cơ học lượng tử

2.1. Bổ túc toán học

2.2. Toán tử

2.3. Cấu trúc của không gian hàm sóng

2.4. Không gian trạng thái – Ký hiệu Dirac

2.5. Một số toán tử trong cơ học lượng tử

Bài tập


Phương pháp: Nghe giảng do GV trình bày; tự học

Yêu cầu học: Đọc tài liệu, ghi chép, làm bài tập

4


1. Tại sao các đại lượng vật lý lại được mô tả bởi các toán tử?

2. Các toán tử mô tả các đại lượng vật lý trong cơ học lượng tử có tính chất gì?

3. Định nghĩa không gian hàm sóng và tích vô hướng giữa hai hàm sóng? Tại sao

nói không gian hàm sóng như một không gian vectơ?

4. Nhiệm vụ của sinh viên: Đọc tài liệu, ghi chép

5. Học liệu:

[1]. Vũ Văn Hùng, Cơ học lượng tử. NXB ĐHSP Hà Nội, 2004.


6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp SV trên lớp không chấm điểm

Tuần thứ ba



1. Nội dung:

Chương 2. Tiếp

2.6. Không gian trạng thái – Ký hiệu Dirac

2.7. Một số toán tử trong cơ học lượng tử

Bài tập



Yêu cầu học: Đọc tài liệu, ghi chép, làm bài tập


1. Tính chất của không gian trạng thái – không gian Hilbert?

2. Các toán tử vật lý thường gặp trong cơ học lượng tử?

4. Nhiệm vụ của sinh viên: Đọc tài liệu, ghi chép, làm bài tập

5. Học liệu:


5

[2]. Phạm Quý Tư, Đỗ Đình Thanh. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 2003.[3]. Nguyễn Hữu Mình (Chủ biên). Bài tập Vật lí lí thuyết, tập 2, NXB ĐHQG HN, 2001.

6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp và cho SV làm bài tập trên lớp.

Tuần thứ tư



1. Nội dung:

Chương 3: Các tiên đề của cơ học lượng tử

3.1. Các tiên đề của cơ học lượng tử

3.2. Mô tả vật lý phương trình Schrödinger



Yêu cầu học: Đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi


1. Trạng thái của các vi hạt trong CHLT được mô tả như thế nào?

2. Phân tích các tiên đề của CHLT

3. Các tính chất của phương trình Schrödinger – phương trình cho biết sự biến

đổi theo thời gian của trạng thái hệ lượng tử


5. Học liệu:




2001.

6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp SV.

6

Tuần thứ năm



1. Nội dung: Ghi những nội dung cơ bản sẽ học trong tuần

Chương 3: Tiếp

3.3. Phương trình chuyển động Heisenberg. Định lý Ehrenfest. Tích phân chuyển động

3.4. Các toán tử giao hoán. Hệ thức bất định Heisenberg

Bài tập



Yêu cầu học: Đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi, làm bài tập


1. Cách tính giá trị trung bình của một đại lượng vật lý trong CHLT?

2. Sự biến đổi theo thời gian của các biến động lực trong CHLT được mô tả như

thế nào? Nêu ý nghĩa của phương trình Heisenberg

3. Các tính chất của tích phân chuyển động?

4. Khi nào hai đại lượng vật lý trong cơ học lượng tử đo được đồng thời chính

xác?

5. Đối với hai đại lượng vật lý mà các toán tử biểu diễn chúng không giao hóan

với nhau, nếu tiến hành đo đồng thời hai đại lượng vật lý ấy thì kết quả như thế nào?

Nêu ý nghĩa cảu hệ thức bất định?


5. Học liệu:




2001.

[4]. Nguyễn Xuân Hãn. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 1998.

7

6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp và cho SV làm bài tập trên lớp

Tuần thứ sáu



1. Nội dung:

- Làm tiếp bài tập chương 3

- Ôn tập lại các kiến thức trong 3 chương đã học

- Kiểm tra giữa kỳ - làm trên lớp


Phương pháp: Nghe giảng tổng kết được các nội dung đã học

Yêu cầu học: Tổng kết tài liệu, trả lời câu hỏi, và làm bài tập


4. Nhiệm vụ của sinh viên: Tổng kết kiến thức, ghi chép, làm bài tập và bài kiểm tra.

5. Học liệu:




2001.

[4]. Nguyễn Xuân Hãn. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 1998

6. Đánh giá: Bài kiểm tra chiếm trọng số 0,2.

Tuần thứ bảy



1. Nội dung:

8

Chương 4. Cơ học sóng một chiều

4.1. Tính chất tổng quát của nghiệm phương trình Schrödinger trong không gian toạ độ

4.2. Bài toán hạt chuyển động trong hố thế vuông góc cao vô hạn

4.3. Hạt trong hố thế một chiều có thành cao hữu hạn





1. Mô tả trạng thái của hạt theo cơ học sóng Schrödinger giải quyết được các vấn

đề gì?

2. Hàm sóng và năng lượng của hạt thay đổi như thế nào trong trường hợp thế

năng đối xứng và không đối xứng?

3. Vẽ hàm sóng và các mức năng lượng của hạt trong hố thế cao vô hạn tương

ứng với 4 mức năng lượng đầu tiên

4. Mở rộng bài toán hố thế vuông góc vô hạn một chiều cho trường hợp 2 và 3

chiều?

4. Nhiệm vụ của sinh viên: Đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi

5. Học liệu:


[2] Nguyễn Xuân Hãn. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 1998.

[3]. Đặng Quang Khang. Cơ học lượng tử. NXBKH&KT, Hà Nội 1996.

[4]. Alastair I. M. Rae, Quantum Mechanics, Institute of Physics Publishing,

ISBN 0 7503 0839 7, UK, 2002

6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp SV trên lớp

Tuần thứ tám


9


1. Nội dung:

Chương 4. Tiếp

4.4. Tán xạ một chiều về phía bậc thang

4.5. Hàng rào thế - Hiệu ứng đường ngầm

4.6. Dao động tử điều hoà một chiều

Bài tập



Yêu cầu học: Đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi và làm bài tập


1. Thế nào là sóng phản xạ, truyền qua khi mô tả trạng thái của hạt chuyển động

gặp một hang rào thế

2. Ứng dụng của hiệu ứng đường ngầm?

3. Thành lập phương trình chuyển động của dao động tử điều hòa.

4. Nhiệm vụ của sinh viên: Đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi và làm bài tập.

5. Học liệu:





ISBN 0 7503 0839 7, UK, 2002

[5] Nguyễn Hữu Mình (Chủ biên). Bài tập Vật lí lí thuyết, tập 2, NXB ĐHQG

HN, 2001.

6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp và làm bài tập của SV trên lớp.

Tuần thứ chín

10



1. Nội dung:

- Làm tiếp bài tập chương 4

Chương 5: Mô men xung lượng

5.1. Vai trò của mô men xung lượng

5.2. Toán tử mô men xung lượng



Yêu cầu học: Làm bài tập, đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi


1. Đặc điểm của mô men xung lượng của hạt chuyển động trong trường xuyên

tâm?

2. Các hệ thức giao hoán giữa các toán tử mô men xung lượng.


5. Học liệu:





ISBN 0 7503 0839 7, UK, 2002


HN, 2001.

6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp và cho SV làm bài tập.

Tuần thứ mười

11



1. Nội dung:

Chương 5. Tiếp

5.3. Trị riêng và hàm riêng của toán tử mô men xung lượng

5.4. Mẫu vectơ và phép cộng mô men xung lượng

Bài tập



Yêu cầu học: Làm bài tập, đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi


1. Độ lớn của mô men xung lượng của hạt được mô tả bởi các số lượng tử nào?

2. Vẽ mô hình vectơ mô men xung lượng cho vài trường hợp cụ thể.

3. Dạng của hàm cầu và mối liên quan với accs obital của điện tử trong nguyên tử


5. Học liệu:


[2] Phạm Quý Tư, Đỗ Đình Thanh. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội,

2003.



ISBN 0 7503 0839 7, UK, 2002


HN, 2001.

6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp và cho SV làm bài tập.

Tuần thứ mười một


12


1. Nội dung:

Chương 6: Chuyển động trong trường xuyên tâm

6.1. Hạt trong trường xuyên tâm

6.1.1.Phương trình Schrödinger cho hạt chuyển động trong trường xuyên tâm

6.1.2.Hàm sóng của hạt chuyển động trong trường xuyên tâm

6.2. Chuyển động của khối tâm và chuyển động tương đối

6.2.1.Trong cơ học cổ điển

6.2.2.Trong cơ học lượng tử





1. Tính chất của hàm sóng của hạt chuyển động trong trường xuyên tâm?

2. So sánh chuyển động của khối tâm và chuyển động tương đối của cơ học cổ

điển và cơ học lượng tử

4. Nhiệm vụ của sinh viên: : Đọc tài liệu, ghi chép, trả lời câu hỏi

5. Học liệu:


[2] Phạm Quý Tư, Đỗ Đình Thanh. Cơ học lượng tử. NXB ĐHQG Hà Nội, 2003.


6. Đánh giá: Kiểm tra vấn đáp SV

Tuần thứ mười hai



1. Nội dung:

Chương 6. Tiếp

13

6.3. Nguyên tử Hydro

6.3.1. Nguyên tử Hydro. Mô hình Bohr về nguyên tử Hydro

6.3.2. Lý thuyết lượng tử về nguyên tử Hydro

6.4. Mô men cơ và mô men từ của nguyên tử

6.4.1.Mô men từ quỹ đạo

6.4.2.Các mức năng lượng của nguyên tử Hydro trong từ trường





1. Các mô hình về nguyên tử Hydro từ cổ điển đến lượng tử?


5. Học liệu:





Tuần thứ mười ba



1. Nội dung:

- Chương 6. Tiếp

6.4.3. Mô men riêng và mô men toàn phần – Spin- Ôn tập và trả bài kiểm tra





14

1. Vẽ các vectơ mô men xung lượng quỹ đạo, mô men spin và mô men xung

lượng toàn phần? Có bao nhiêu cách tổng hợp mô men xung lượng toàn phần?


5. Học liệu:





Ngày 25 tháng 10 năm 2014

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN

TS. Chu Việt Ha TS. Chu Việt Hà

15

de cuong chlt1 k47

Documents