TFY4215 Innføring i kvantefysikk. NTNU Våren 2020

TFY4215 Innføring i kvantefysikk
Våren 2020

Sist oppdatert: 20. mai 2020



Faginformasjon:


Faglærer: Jon Andreas Støvneng,   E-post: jon.stovneng@ntnu.no,   Kontor: E3-141 ,   Institutt for fysikk, NTNU Gløshaugen, 7491 Trondheim.



Innholdsfortegnelse




Timeplan

Mandag Tirsdag Onsdag Torsdag Fredag
08.15 - 10.00 ~ ~ Forelesning R5
(Unntak: 26/2 i R1)
~ Forelesning R5
10.15 - 12.00 ~ ~ ~ ~ ~
12.15 - 14.00 ~ ~ ~ ~ ~
14.15 - 16.00 ~ ~ ~ Regneøving S3 ~

R5 ligger i Realfagbygget. S3 ligger i Sentralbygg 1.
Første forelesning: Onsdag 8. januar
Siste forelesning i auditoriet: Onsdag 11. mars
Første øvingsveiledning: Torsdag 16. januar
Siste øvingsveiledning i auditoriet: Torsdag 5. mars

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Studasser

Vegard Hennestad (vegahen)
Maren Lium (marenliu)
Martin Mojahed (martimoj)
Herman Sletmoen (hermasl)
Martin Tømterud (marttom)

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Artikler



Mappe med noen utvalgte vitenskapelige artikler

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Flervalgstester



Oppgaver: test1.pdf test2.pdf test3.pdf test4.pdf test5.pdf test6.pdf test7.pdf test8.pdf test9.pdf

Løsningsforslag: lostest1.pdf lostest2.pdf lostest3.pdf lostest4.pdf lostest5.pdf lostest6.pdf lostest7.pdf lostest8.pdf lostest9.pdf

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Obligatoriske numerikkøvinger

Obligatoriske numerikkøvinger:

compex1.ipynb
compex1.html

compex2.ipynb
compex2.html

compex3.ipynb (Oppdatert 6. mars, kun mindre justeringer i teksten)
compex3.html (Oppdatert 6. mars, kun mindre justeringer i teksten)


Veiledningsuker: 6+7, 8+9.
Nr 3 utgår. Innleveringsfrister: Hhv mandag 17/2 og 2/3. Jobb i grupper på 2, eventuelt 3, eller alene. NB: EN på gruppa leverer inn på blackboard.

Løsningsforslag, html, uten pythonkode:

compex1sol.html
compex2sol.html
compex3sol.html


[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Regneøvinger



Det er ingen innlevering av de 9 ordinære øvingene nedenfor, men det gis veiledning av studassene i øvingstimene. Øvingene er utviklet av Ingjald Øverbø, med basis i mange års undervisningserfaring i faget. Verdien av å jobbe godt med disse oppgavene, og tilhørende løsningsforslag, kan ikke overvurderes. Enkelte oppgaver vil trolig omhandle stoff som ikke er forelest innen oppsatt veiledningstid. Hopp over slike oppgaver i første omgang.
Veiledning Øving Nr Løsning
Uke 3 oving1.pdf 1 losning1.pdf
Uke 4 oving2.pdf 2 losning2.pdf
Uke 5 oving3.pdf 3 losning3.pdf
Uke 6 compex1.ipynb
compex1.html
Numerikkøving 1
Uke 7 oving4.pdf 4 (og N1) losning4.pdf
Uke 8 compex2.ipynb
compex2.html
Numerikkøving 2
Uke 9 oving5.pdf 5 (og N2) losning5.pdf
Uke 10 oving6.pdf 6 losning6.pdf
Uke 11 compex3.ipynb
compex3.html (Utgår)
Numerikkøving 3
Uke 12 oving7.pdf 7 losning7.pdf
Uke 13 oving8.pdf 8 losning8.pdf
Uke 14 oving9.pdf 9 losning9.pdf


[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Tillegg

Ingjald Øverbøs tilleggsnotater til emnet TFY4215 Innføring i kvantefysikk.

Tillegg 1       Tillegg 2       Tillegg 3       Tillegg 4       Tillegg 5       Tillegg 6


Ingjald Øverbøs tilleggsnotater til emnet FY2045 Kvantemekanikk 1. (Stort sett ikke pensum i TFY4215.)

Tillegg 7       Tillegg 8       Tillegg 9       Tillegg 10       Tillegg 11       Tillegg 12       Tillegg 13       Tillegg 14       Tillegg 15       Tillegg 16 ("15B")


Øverbø in English, TFY4215:

Lecture notes 1       Lecture notes 2       Lecture notes 3       Lecture notes 4       Lecture notes 5       Lecture notes 6      

In English, FY2045 Quantum Mechanics I:

Lecture notes 7       Lecture notes 8       Lecture notes 9       Lecture notes 10       Lecture notes 11       Lecture notes 12       Lecture notes 13       Lecture notes 14       Lecture notes 15       Lecture notes 16      

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Framdriftsplan

Framdriftsplan (oppdatert 28.03.20)


[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Notater

Forelesningsnotater 2020 legges ut her, ca ukentlig eller hver 14. dag.

Uke 2 onsdag: Innledning til QM.    Mappe med sentrale vitenskapelige artikler.
Uke 2 fredag: Plancks strålingslov.   
Uke 3: Fotoelektrisk effekt. Comptoneffekt. Bohrmodellen. Partikkelbølger. Schrödingerligningen.   
Uke 4: Tolkning av bølgefunksjonen. Bølgepakker. Operator, egenfunksjon, egenverdi. Stasjonære tilstander og TUSL.
Uke 5: Partikkel i boks. Numerisk løsning av TUSL.
Uke 5: Postulatene.
Uke 6, onsdag: Sannsynlighetsstrøm. Sannsynlighetsbevarelse. Kommutator. Hermitesk operator. Uskarphetsrelasjoner.
Uke 6, fredag: Minimalt uskarphetsprodukt. Forventningsverdienes tidsutvikling. Ehrenfests teorem.
Uke 7: Endelig potensialbrønn. Diracs deltafunksjon. Deltafunksjonsnormering. Deltafunksjonsbrønn.
Uke 8: Harmonisk oscillator.
Uke 9: Spredning. Tunneleffekt.
Uke 10: QM i 2D og 3D. Harmonisk oscillator. Degenerasjon. Partikkel i boks. Periodisk potensial. Tilstandstetthet.

Resten av pensum dekkes av side 101 - 133 fra 2019.



Forelesningsnotater fra 2019:


Uke 2 og 3: Innledning til QM. Plancks strålingslov. Bohrmodellen. Partikkelbølger. Schrödingerligningen. (IKKE øving på fredager.)
Uke 4 og 5: Tolkning av bølgefunksjonen. Bølgepakker. Operator. Egenfunksjon. Egenverdi. TUSL. Partikkel i boks. Postulatene. Sannsynlighetsstrøm. Kommutator. Hermitesk operator. Usikkerhet.
Uke 6 og 7: Uskarphetsrelasjon (bevis). Forventningsverdier og tidsutvikling. Ehrenfests teorem. Numerisk løsning av TUSL i 1D. Fullstendig egenfunksjonssett. Endelig potensialbrønn. Diracs deltafunksjon. Normering med deltafunksjon. Deltafunksjonsbrønn.
Uke 8: Harmonisk oscillator.
Uke 9: Spredning. Tunneleffekt. Anvendelser. QM i 2D og 3D: Harmonisk oscillator. Degenerasjon.
Uke 10 og 11: Partikkel i boks. Pauliprinsippet. Tilstandstetthet. Spinn. Isotropt potensial i 2D. Dreieimpuls i 2D. Kompatible størrelser og felles egenfunksjoner. Symmetri og paritet. Dreieimpuls i 3D. Stiv rotator.
Uke 12 og 13: Radialligning. Coulombpotensial. Utvalgsregler. Dreieimpuls, magnetfelt og spinn. Pauliprinsippet. Atomer og det periodiske system.
Uke 14 og 15: Molekylfysikk. Born-Oppenheimer-tilnærmelsen. Hartree-metoden. Hartree-Fock-metoden. DFT. Basissett og LCAO. Geometrioptimering. Vibrasjonsfrekvenser og normale moder. Kjemiske reaksjoner og likevekter.


Forelesningsnotater fra 2018:
Uke 2 Uke 3 Uke 4 Uke 5 Uke 6 Uke 7 Uke 8 Uke 9 Uke 10 Uke 11 Uke 12 Uke 14 Uke 15 Uke 16

Forelesningsnotater fra 2017:
Uke 2 Uke 3 Uke 5 Uke 6 Uke 7 Uke 8 Uke 9 Uke 10 Uke 11 Uke 12 Uke 13 Uke 14 Uke 13, 14: Molekylfysikk (LaTeX)
Introduksjon til molekylfysikk


Forelesningsnotater fra 2016:
Uke 2 Uke 3 Uke 4 Uke 5 Uke 6 Uke 7 Uke 8 Uke 9 Uke 10 Uke 11 Uke 13 Uke 14 Uke 15, 16: Molekylfysikk
Notater TFY4215 2016 Uke 2 til 16

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Referansegruppe



Referatene fra 2020:
Referat fra 03.03.20 Referat fra 24.03.20

Referatene fra 2019:
Referat fra 22.02.19 Referat fra 12.04.19

Referatene fra 2018:
Referat fra 01.03.18 Referat fra 19.04.18

Referatene fra 2017:
Referat fra 28.02.17 Referat fra 05.04.17

Referatene fra 2016:
Referat fra 23.02.16 Referat fra 25.04.16

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Formelvedlegg

Formelvedlegg som var tilgjengelig ved eksamen 03.06.19.
Formelvedlegg som var tilgjengelig ved eksamen 08.08.19.


Formelvedlegg for eksamen 12.05.20.
Formelvedlegg UTEN VANNMERKE for eksamen 12.05.20.
(Inneholder akkurat samme opplysninger som til eksamen i august 2019.)
En digital pdf vil IKKE være tilgjengelig i inspera.

Hjemmeeksamen betyr at alle hjelpemidler er tillatt.

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Eksamen

Vurderingsprotokoll TFY4215 12.05.20.
Poengsum TFY4215 12.05.20.

Oppgaver og LF fra 12. mai 2020: Se litt lenger ned.
Skriftlig hjemmeeksamen er tirsdag 12. mai kl. 09.00 til 13.00.
Oppgavene skal løses på egen hånd. Utover dette er alle hjelpemidler tillatt.
Eksamensform: 40 flervalgsoppgaver med lik vekt. Karakterregel: Bestått/Ikke bestått. Grensen for bestått er som med bokstavkarakter, dvs ca 40 prosent.

Spørretime: Fredag 8. mai kl 10.00 på zoom:
https://ntnu.zoom.us/j/521301267
Notat etter spørretime 8. mai..


Treningsoppgaver og eksamensoppgaver:

Flervalg, noen treningsoppgaver.
Flervalgstrening, fasit .
Flervalgstrening, kort LF .

Eksamensoppgaver 2. juni 2016.
Løsningsforslag 2. juni 2016.
Oppgaver med løsningsforslag 2. juni 2016.

Eksamensoppgaver 9. august 2016.
Løsningsforslag 9. august 2016.

Eksamensoppgaver 10. juni 2017.
Løsningsforslag 10. juni 2017.

Eksamensoppgaver 9. august 2017.
Løsningsforslag 9. august 2017.

Eksamensoppgaver 30. mai 2018.
Løsningsforslag 30. mai 2018.
(Oppg 2, 15 og 42: Alle svar ble godkjent pga trykkfeil i oppgavetekst eller svaralternativ.)

Eksamensoppgaver 6. august 2018.
Løsningsforslag 6. august 2018.

Eksamensoppgaver 3. juni 2019.
Løsningsforslag 3. juni 2019.

Eksamensoppgaver 8. august 2019.
Løsningsforslag 8. august 2019.

Eksamensoppgaver 12. mai 2020.
Løsningsforslag 12. mai 2020.



[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Midterm

Det var tilbud om to frivillige midterms i 2019. Disse kunne bare telle i positiv retning på endelig karakter.

TFY4215_M1_V2019.pdf
LF_TFY4215_M1_V2019.pdf

TFY4215_M2_V2019.pdf
LF_TFY4215_M2_V2019.pdf

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


IFYs eksamensarkiv

IFYs eksamensarkiv

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Python

Diverse python-program:

box_non_stationary.py
box_non_stationary_3.py
box_non_stationary_fixed.py
box.py
rotator.py
singlewell.py
doublewell.py
krystall.py
deltabronn.py
harmosc.py

Vi anbefaler at du laster ned og installerer anaconda.

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Matlab

Noen matlab-program:

box_non_stationary.m
box_non_stationary_3.m
box.m
orbitalharm.m
rotator.m

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Videoforelesninger



Alle forelesningene ble filmet våren 2017: Video TFY4215 V2017

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Ansvarlig for denne siden: Jon Andreas Støvneng

Sist oppdatert: 20. mai 2020