Материал: Sb96729

Введение

Внастоящем учебно-методическом пособии изложена методика проведения занятий по дисциплине «Квантовая механика и статистическая физика», а также даны рекомендации к самостоятельной работе. Материал предназначен для обучающихся по заочной и очно-заочной (вечерней) формам.

Учебная работа студента по дисциплине «Квантовая механика и статистическая физика» складывается из следующих основных элементов: установочного занятия по дисциплине; самостоятельного изучения дисциплины с использованием рекомендованной учебно-методической литературы; выполнения и защиты контрольных работ; лекций; практических занятий; сдачи экзамена в ходе экзаменационной сессии в конце семестра.

Входе установочного занятия преподаватель знакомит студентов с изучаемой дисциплиной и ориентирует их на наиболее важные и сложные моменты в ее изучении, рекомендует учебно-методическую литературу, выдает задания на контрольные работы и утверждает темы рефератов.

Самостоятельная работа с учебно-методической литературой является главным и основным видом работы студента. При этом необходимо руководствоваться следующими положениями:

1.Изучать литературу следует систематически в течение всего семестра.

2.Выбрать в качестве основного один из рекомендуемых источников, наиболее полно освещающий содержание программы.

3.Желательно в процессе работы над дисциплиной составить конспект, включающий основные формулировки, законы и соотношения, графики и поясняющие рисунки.

4.С целью самоконтроля следует после изучения каждого раздела ответить на соответствующие позиции перечня экзаменационных вопросов.

Врезультате изучения дисциплины студенты должны:

1.Знать основные законы и математический аппарат квантовой механики и статистической физики.

2.Овладеть навыками использования математического аппарата квантовой механики и статистической физики при изучении последующих курсов и при решении задач физической и технической электроники.

3

1.ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Внастоящем разделе рассмотрена методика проведения практических занятий, приведены примерные темы докладов, даны рекомендации к подготовке докладов и написанию рефератов.

1.1.Методика проведения практических занятий

Практические занятия проводятся с целью закрепления и углубления знаний, развития у студентов навыков самостоятельного изучения особенностей математического аппарата квантовой механики, а также навыков работы с научно-технической и справочной литературой. На занятиях студенты делают доклады по материалам дисциплины с их последующим обсуждением в аудитории. По материалам доклада представляется развернутый реферат.

Ориентировочное время выступления с докладом составляет 10–15 минут. За это время докладчик должен в сжатой форме изложить основные положения своей работы, при этом он должен ориентироваться на то, что выступает перед студенческой аудиторией, а следовательно, изложение должно быть предельно точным, простым и понятным. В этом состоит одна из наибольших сложностей доклада. Для того чтобы ясно и просто объяснить содержание сложного материала, необходимо хорошо разобраться в нем самому.

После доклада автор должен ответить на вопросы студенческой аудитории и преподавателя, принять участие в возможной дискуссии. Итог выступления и дискуссии с оценкой доклада подводит преподаватель. Оценки выступления и материала реферата являются частью общей оценки знаний студента.

1.2.Программа дисциплины

Внастоящем подразделе приведены программа дисциплины, которая позволит студентам лучше ориентироваться при подготовке к занятиям, и примерные темы рефератов.

Введение

Предмет, структура и содержание курса, связь с другими дисциплинами учебного плана. Квантовая механика и статистическая физика – основа теоретической базы современной электроники.

4

Раздел 1.Квантовая механика

Тема 1. Основные представления квантовой механики

Корпускулярно-волновой дуализм. Волна де Бройля. Пределы применимости классической физики к описанию микромира. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и ее интерпретация.

Тема 2. Уравнение Шредингера

Волновое и амплитудное уравнения Шредингера. Вычисление средних значений физических величин.

Плоская волна де Бройля. Отражение волн де Бройля от потенциального порога. Решение уравнения Шредингера для потенциального барьера. Туннельный эффект.

Состояние микрочастицы в прямоугольной потенциальной яме. Квантование энергии. Собственные значения энергии и собственные волновые функции. Трехмерный потенциальный ящик. Состояние микрочастицы в двух потенциальных ямах, разделенных потенциальным барьером. Стационарные состояния линейного гармонического осциллятора.

Решение уравнения Шредингера для атома водорода. Пространственное квантование. Вырождение энергетических уровней. Электронные орбитали.

Тема 3. Электронные состояния атомов и молекул

Квантовые числа электронов. Правила Хунда. Квантовые числа атомов. LS- и jj-связи. Спектральные термы атомов. Энергетические состояния молекулы. Молекулярные спектры.

Влияние магнитного поля на атомные спектры (эффект Зеемана). Сверхтонкая структура атомных спектров. Влияние электрического поля на атомные спектры (эффект Штарка). Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

Тема 4. Квантовые переходы

Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна и связь между ними. Время жизни атома в возбужденном состоянии. Естественная ширина спектральных линий. Причины уширения спектральных линий. Воспроизведение единиц физических величин на основе использования высокостабильных квантовых явлений.

5