1. No category

UMEÅ UNIVERSITET Institutionen för fysik Ledningsgruppen
2015‐xx‐xx
p.xx‐15
Ärende: Ny kursplan
Kvantmekanik 2. Ny kursplan Basdata Benämning på kursen Kvantmekanik 2. Engelsk översättning av kursens benämning: Quantum Mechanics 2. Högskolepoäng 7,5. Kurskod 5FY160. Ansvarig institution Institutionen för fysik. Ämnesgrupp Fysik. Huvudområde Fysik. Utbildningsnivå Avancerad nivå. Fördjupning i förhållande till examensfordringarna A1N. Avancerad nivå, har endast kurser på grundnivå som förkunskapskrav. Utbildningsområde Naturvetenskapligt. Tekniskt. Betygsgrader Underkänd (U), Godkänd (G), Väl godkänd (VG). Ev. programtillhörighet Kursen kan läsas inom civilingenjörsprogrammet i teknisk fysik, kandidatprogrammet i fysik och tillämpad matematik, masterprogrammet i fysik och som fristående kurs. Ev. medverkande institutioner ‐ Innehåll Fastställande Kursplanen är fastställd av Teknisk‐naturvetenskapliga fakultetsnämnden 2015‐xx‐xx. Kursplanen gäller fr.o.m. H15. Beslut och riktlinjer Kursen kan läsas inom civilingenjörsprogrammet i teknisk fysik, kandidatprogrammet i fysik och tillämpad matematik, masterprogrammet i fysik och som fristående kurs. Innehåll Ur kursbeskrivningen. Kursens mål är att den studerande ska tillägna sig fördjupade kunskaper i kvantmekanik. I kursen behandlas elektroner i magnetfält, Landaunivåer, kvantiserad Halleffekt, Aharonov‐
Bohmeffekten, spinnprecession i magnetfält, spinnresonans och ”quantum entanglement”. Vidare ingår behandling av variationsprincipen, heliumatomen, kovalent bindning, kvanttunnling, adiabatisk approximation, Berryfasen, emission och absorbtion av strålning, samt spridningsteori. Kryptering och teleportering tas upp. Ur kursplanen för Kvantmekanik 2 D (5FY054). Kursen innehåller begrepp och matematiska redskap som används inom avancerad kvantmekanik. Kursen inleds med att den harmoniska oscillatorn och laddningar i ett magnetfält med Landau‐nivåer behandlas. Därefter studeras Aharonov‐Bohm‐effekten, relativistisk kvantmekanik och Dirac‐ekvationen. Den icke‐relativistiska gränsen med spinn, spinn‐banväxelverkan, spinn i ett magnetfält och spinnresonans behandlas. Tidsoberoende störningsräkning och störningsteori, väteatomens finstruktur, identiska partiklar och atomtillstånd tas upp. Vidare behandlas variationsprincipen, tidsberoende störningsräkning, emission och absorbtion av strålning, den semiklassiska approximationen (WKB, Wentzel‐
Kramers‐Brillouin‐approximationen), energikvantisering och tunnling. Slutligen studeras spridningsteori, Bornapproximationen, och delvågsanalys. Kursens mål (förväntade studieresultat) Ur kursplanen för Kvantmekanik 2 D (5FY054). Efter genomgången kurs ska den studerande kunna: • förklara hur den karaktäristiska längdskalan påverkar uppträdandet hos fysikaliska system, • redogöra för hur kreations‐ och annihilationsoperatorer fungerar och används, • använda den magnetiska vektorpotentialen i kvantmekanik och förstå kvantisering i magnetfält, • beskriva grunderna för relativistisk kvantmekanik och hur antipartiklar uppträder, • förklara spinnbankoppling och dess roll i atomspektra, • hantera och använda spinndynamik, • tillämpa approximativa metoder i kvantmekanik som störningsräkning och variationsmetoder, • sammanfatta den semiklassiska approximation, • tillämpa grundläggande kvantfysik för att beskriva växelverkan mellan ljus och materia, • förklara och tillämpa kvantmekanisk spridningsteori. Ur kursplanen för Rymdplasmafysik (5FY151). För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna: • härleda och tillämpa ett flertal olika modeller för plasman, från vätskemodeller till kinetisk teori, • noggrant beskriva teorin för linjär vågutbredning i plasmor, samt redogöra för vilka approximationer som är användbara under olika förutsättningar, • redogöra för några tillämpningar inom rymdplasmafysik. För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna: • analysera laddade partiklars rörelse i elektromagnetiska fält i detalj, • analysera diffusionsprocesser i plasmor, • genomföra beräkningar av kinetiska processer med speciell betoning på Landaudämpning, • analysera ickelinjära fenomen, speciellt solitoner och chockvågor. För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna: • uppvisa medvetenhet om etiska aspekter på vetenskapligt arbete som t.ex. ett korrekt förhållningssätt till fusk och plagiat. Behörighetskrav Univ: Kvantmekanik 1 6 hp eller Kvantmekanikens grunder 7,5 hp. Svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier samt Engelska A/5. Krav på svenska gäller endast om utbildningen ges på svenska. Undervisningens uppläggning Undervisningen bedrivs i form av lektionsundervisning och räkneövningar. Student som missat
eller inte kunnat slutföra ett obligatoriskt utbildningsmoment vid kurstillfället ska beredas
möjlighet att slutföra det vid ett senare kurstillfälle. För mer information, se Regler för betyg och
examination på grund- och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2-553-14.
Examination Kunskapsredovisningen sker normalt individuellt genom en skriftlig salstentamen vid kursens slut.
På provet och på hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl
godkänd (VG). En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler för betyg och examination på grund‐ och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2‐
553‐14. Tillgodoräknande Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås. Kurslitteratur Ur kursplanen för Kvantmekanik 2 D (5FY054). David J.q (David Jeffery) Griffiths Introduction to quantum mechanics 2. ed. : Upper Saddle River, NJ : Pearson Prentice Hall : 2004, c2005 : ix, 468 s.b ill. : ISBN: 0‐13‐111892‐7 (inb.) John S. Townsend A modern approach to quantum mechanics 2nd ed. : Mill Valley, Calif. : University Science Books : c2012. : xvi, 571 p. : ISBN: 9781891389788 (alk. paper) Föreskrifter vid övergångar Kursen ersätter den tidigare kursen Kvantmekanik 2 D 7,5 hp (5FY054) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. Övriga föreskrifter ‐ Motiv 1. Beskriv varför kursen inrättas Kursen ersätter den tidigare kursen Kvantmekanik 2 D 7,5 hp (5FY054). I samband med utvärderingen av kurstillfället ht 2014 för 5FY054 framkom synpunkter om att kursplanens innehåll och förväntade studieresultat (FSR) borde ses över. Den föreliggande kursplanen har bl.a. en tydlig indelning av FSR i kategorierna: 1) Kunskap och förståelse, 2) Färdighet och förmåga samt 3) Värdering och förhållningssätt. Kursen ingår i profilerna mot fotonik och nanoteknik inom civilingenjörsutbildningen i teknisk fysik och inom masterprogrammet i fysik. Utbildningarnas behov i kombination med institutionens kompetens inom området är huvudsakliga motiv för att inrätta kursen. 2. Ange om kursen ersätter en annan kurs Kursen ersätter den tidigare kursen Kvantmekanik 2 D 7,5 hp (5FY054). 3. Relatera kursen till närliggande kurser inom eller utom fakulteten Kursen kräver en inledande kurs i kvantmekanik. Kursen ingår i profilerna mot fotonik och nanoteknik inom civilingenjörsutbildningen i teknisk fysik och inom masterprogrammet i fysik. Kursen kan vara förkunskapskrav till kurserna Avancerat projekt i fysik samt till examensarbeten inom området fotonik och nanoteknik. 4. Beskriv lärarkompetensens bredd och djup i relation till den föreslagna kursen och vilka eventuella behov av nyanställningar som föreligger. För yrkesutbildningar ska lärarnas professionskompetens beaktas Kursen bemannas med personal inom institutionens forskningsgrupp ”Light‐matter interactions”. I gruppen arbetar bl.a. docent Claude Dion. Den tidigare kursen har även bemannats med personal inom inom institutionens forskningsgrupp ”Nonlinear Physics, Plasma Physics, and Relativity” där bl. a. professor Michael Bradley ingår. Bemanningen av kursen kommer inte att kräva någon nyanställning, befintlig kompetens bedöms vara ändamålsenlig och mycket god. 5. Beskriv hur man säkerställer att studenterna når de lärandemål (FSR) som finns upprättade Kunskapsredovisningen sker normalt i form av ett skriftligt prov vid kursens slut. De examinerande uppgifterna utformas med utgångspunkt i kursens förväntade studieresultat. 6. Ange om inrättandet av den nya kursen kommer att medföra att annan kurs avvecklas Kursen ersätter den tidigare kursen Kvantmekanik 2 D 7,5 hp (5FY054). Inga kurstillfällen för 5FY054 kommer att skapas fr.o.m. 2015. 7. Beskriv om utbildningen får konsekvenser för andra institutioner/fakulteter I och med att kursen ersätter en tidigare liknande kurs bedömer vi att den nya kursen inte kommer att medföra några speciella konsekvenser för andra institutioner/fakulteter.