Timeplan, pensum og eksamensdato

Velg semester

Kort om emnet

Sort stråling, fotoelektrisk effekt, Røntgenstråling, Comptonspredning, Bohrs atommodell, materiebølger, Heisenbergs uskarphetsrelasjon, Schrödingerligningen og bølgefunksjonen, enkle kvantemekaniske system i én dimensjon, tunnelering, kvantemekanikkens formalisme, kvantemekanikk i tre dimensjoner, hydrogenatomet, elektronspinn, Pauliprinsippet, det periodiske system, spesielle atomer og molekyler, elementær kjerne- og partikkelfysikk, samt litt moderne faststoff-fysikk.

Hva lærer du?

Studentene forventes å nå følgende læringsmål:

1) Kunnskapsmål

  • Kjenne til bakgrunnen for og hovedtrekkene ved den historiske utviklingen av kvantemekanikken.
  • Kunne forklare fotonbegrepets rolle, kvalitativt og kvantitativt, i forståelsen av fenomenene fotoelektrisk effekt, Röntgenstråling og Comptoneffekt.
  • Ha en forståelse av den historiske rollen som Bohrs atommodell spilte, dens styrker og svakheter, samt hvordan den skiller seg fra beskrivelsen av hydrogenatomet ved hjelp av Schrödingerligningen.
  • Kunne diskutere og tolke eksperimenter som avslører materiens bølgeegenskaper, og hvordan dette motiverer behovet for å erstatte klassisk mekanikk med en bølgeligning (Schrödingerligningen) som bevegelsesligning for materie.
  • Forstå sentrale begreper og prinsipper i kvantemekanikken: Schrödingerligningen, bølgefunksjonen og dens fysiske tolkning, stasjonære og ikke-stasjonære tilstander, tidsutvikling og forventningsverdier.
  • Tolke og diskutere kvantemekaniske fenomen i lys av uskarphetsrelasjonen.
  • Ha en grunnleggende forståelse av begrepene i kvantemekanikkens formalisme og dens sammenheng med lineær algebra. Med andre ord, mestre det kvantemekaniske 'språket'.
  • Beherske begrepene angulærmoment og spinn, samt reglene for kvantisering og addisjon av disse. Kunne gjøre rede for fenomenene Zeemaneffekt og spinn-bane-kobling.
  • Kunne gjøre rede for hva som menes med identiske partikler og kvantestatistikk, samt forstå kvantestatistikkens rolle for blant annet oppbyggingen av det periodiske system.
  • Forklare fysiske egenskaper til elementærpartikler, nukleoner, atomer, molekyler og faste stoffer (båndstruktur) med utgangspunkt i kvantemekanikken.

2) Ferdighetsmål

Det forutsettes at studentene behersker grunnleggende matematiske ferdigheter som er nødvendige i kurset -- blant annet komplekse tall og funksjoner, enkle differensialligninger, Gaussiske integraler og grunnleggende lineær algebra. (Sentral matematikk repeteres i første oppgavesett.)

  • Kunne bruke dataverktøy til å løse Schrödingerligningen numerisk.
  • Selvstendig kunne løse Schrödingerligningen for enkle system i én dimensjon -- både de som gjennomgås eksplisitt (f.eks. partikkel i boks, harmonisk oscillator, potensialbarriere), og systemer som ligner.
  • Bruke løsningen til å beregne sannsynligheter, forventningsverdier, uskarpheter og tidsutvikling.
  • Kunne gi konsise fysiske tolkninger av og begrunnelser for de matematiske resultatene.
  • Tilsvarende løse enkle problem i to og tre dimensjoner, i ulike koordinatsystemer, blant annet ved å bruke separasjon av variable i Schrödingerligningen.
  • Regne på systemer av identiske partikler, f.eks. bestemme bølgefunksjonens symmetriegenskaper og totalt spinn.

Opptak og adgangsregulering

Studenter må hvert semester søke og få plass på undervisningen og melde seg til eksamen i Studentweb.

Dersom du ikke allerede har studieplass ved UiO, kan du søke opptak til våre studieprogrammer, eller søke om å bli enkeltemnestudent.

Forkunnskaper

Obligatoriske forkunnskaper

I tillegg til generell studiekompetanse eller realkompetanse må du dekke spesielle opptakskrav:

En av disse:

  • Matematikk R1
  • Matematikk (S1+S2)

Og en av disse:

  • Matematikk (R1+R2)
  • Fysikk (1+2)
  • Kjemi (1+2)
  • Biologi (1+2)
  • Informasjonsteknologi (1+2)
  • Geofag (1+2)
  • Teknologi og forskningslære (1+2)

De spesielle opptakskravene kan også dekkes med fag fra videregående opplæring før Kunnskapsløftet, eller på andre måter. Les mer om spesielle opptakskrav.

Anbefalte forkunnskaper

MAT1100 - Kalkulus, MAT1110 - Kalkulus og lineær algebra, MAT1120 - Lineær algebra (meget viktig forkunnskap) FYS-MEK1110 - Mekanikk og FYS1120 - Elektromagnetisme

Studentene anbefales også å ta FYS2130 - Svingninger og bølger samtidig med dette kurset for størst mulig læringsutbytte.

Overlappende emner

10 studiepoengs overlapp mot FY102, som ble undervist for siste gang våren 2003.

Undervisning

Det er obligatorisk oppmøte til første forelesning. Du mister plassen på emnet dersom gyldig forfall til første forelesning ikke er meldt til Fysisk institutt studieinfo@fys.uio.no før forelesningen starter!

Emnet går over et helt semester m/ fire timer forelesning hver uke, tre timer med kollokvium, samt fire timer regneverksted. Emnet vil inkl. 12 sett med ukeoppgaver, hvorav minimum 6 (min. to av settene 1-4, to av settene 5-8 og to av 9-12) må leveres inn og godkjennes, i tillegg til hjemmeeksamen.

Eksamen

En skriftlig hjemmeeksamen i form av en innleveringsoppgave som teller ca. 20 % (medio mars). Avsluttende skriftlig eksamen (4 timer) som teller ca. 80 % (primo juni). For å få bestått i emnet må man ha bestått både hjemmeeksamenen og den avsluttende eksamenen. I tillegg må minst 6 obligatoriske ukeoppgaver være godkjent for å kunne fremstille seg til avsluttende eksamen.

Hjelpemidler

Rottman: "Matematisk formelsamling" Øgrim og Lian: "Fysiske størrelser og enheter" eller Angell og Lian: "Fysiske størrelser og enheter.". Godkjent kalkulator. Ett A4 ark med egne notater (begge sider av arket).

Karakterskala

Emnet bruker karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen.

Begrunnelse og klage

Adgang til ny eller utsatt eksamen

Dette emnet tilbyr både utsatt og ny eksamen. Les mer:

Tilrettelagt eksamen

Søknadskjema, krav og frist for tilrettelagt eksamen.

Evaluering av emnet

Vi gjennomfører fortløpende evaluering av emnet, og med jevne mellomrom ber vi studentene delta i en mer omfattende evaluering.

Periodisk emneevaluering:

- rapport fra vårsemesteret 2011

Fakta om emnet

Studiepoeng

10

Nivå

Bachelor

Undervisning

Hver vår

Eksamen

Hver vår

Undervisningsspråk

Norsk