TFY4215 Innføring i kvantefysikk. NTNU Høsten 2020

TFY4215 Innføring i kvantefysikk
Høsten 2020

Sist oppdatert: 29. april 2021



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 ~ Regneøving Regneøving ~ ~
10.15 - 12.00 ~ ~ ~ ~ Regneøving
12.15 - 14.00 ~ ~ ~ Forelesning S7 ~
14.15 - 16.00 Forelesning S7 ~ ~ ~ ~

Første forelesning: Mandag 17. august
Siste forelesning: Torsdag 19. november
Første øvingsveiledning: Tirsdag 25. august
Siste øvingsveiledning: Fredag 20. november

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Studasser

Andre W. Edvardsen (andrewed)
Jonas Halse Rygh (jonashry)
Martine Dyring Hansen (martindh)
Karl Kristian Lockert (kklocker)
Mathilde H. Lystad (mathilhl)
Herman Sletmoen (hermasl)


[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Artikler



Mappe med noen utvalgte vitenskapelige artikler

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Numerikkøvinger

Obligatoriske numerikkøvinger:

compex1.ipynb
compex1.html

compex2.ipynb
compex2.html


Veiledningsuker: 40 og 42.
Innleveringsfrister: 5/10 og 19/10. Jobb i grupper på 2, 3 eller 1. NB: Kun EN på gruppa leverer inn på blackboard.

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Regneøvinger



Det er ikke innlevering av de 11 ordinære øvingene nedenfor, men det gis veiledning av studassene i øvingstimene:
Tirsdag kl 08-10: BFY (og evt "Andre")
Onsdag kl 08-10: MTFYMA gruppe 1-5
Fredag kl 10-12: MTFYMA gruppe 6-9 (og evt "Andre")

Oppgavesettet med ''OPPGAVE'' i store bokstaver 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.
Veiledning Øving Nr Løsning
Uke 35 oving1.pdf 1 losning1.pdf
Uke 36 oving2.pdf 2 losning2.pdf
Uke 37 oving3.pdf 3 losning3.pdf
Uke 38 oving4.pdf 4 losning4.pdf
Uke 39 oving5.pdf 5 losning5.pdf
Uke 40 compex1.ipynb
compex1.html
Numerikkøving 1
Uke 41 oving6.pdf 6 losning6.pdf
Uke 42 compex2.ipynb
compex2.html
Numerikkøving 2
Uke 43 oving7.pdf 7 losning7.pdf
Uke 44 oving8.pdf 8 losning8.pdf
Uke 45 oving9.pdf 9 losning9.pdf
Uke 46 oving10.pdf 10 losning10.pdf
Uke 47 oving11.pdf 11 losning11.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 16.11.20, med noenlunde referanser til 3. utgave av Griffiths)


[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Notater

Forelesningsnotater høst 2020 legges ut her, ca ukentlig eller hver 14. dag. (Overgangene fra uke til uke er noen ganger litt omtrentlige.)

Uke 34 torsdag: Innledning til QM.    Mappe med sentrale vitenskapelige artikler.
Uke 34 og 35: Plancks strålingslov. Fotoelektrisk effekt. Comptoneffekten.   
Uke 36: Bohrmodellen. Partikkelbølger. Schrödingerligningen. Tolkning av bølgefunksjonen. Bølgepakker. Operator, egenfunksjon, egenverdi.   
Uke 37: Stasjonære tilstander og TUSL. Partikkel i boks. Numerisk løsning av TUSL.
Uke 38: Postulatene. Sannsynlighetsstrøm. Sannsynlighetsbevarelse. Kommutator. Hermitesk operator.
Uke 39: Uskarphetsrelasjoner. Forventningsverdienes tidsutvikling. Ehrenfests teorem. Endelig potensialbrønn.
Uke 40: Diracs deltafunksjon. Deltafunksjonsnormering. Deltafunksjonsbrønn. Harmonisk oscillator.
Uke 41: Harmonisk oscillator. Spredning. Tunneleffekt.
Uke 42: Resonant tunnelering. Elektroner i faste stoffer. Periodisk potensial.
Uke 43: QM i 2D og 3D: Harmonisk oscillator. Degenerasjon. Partikkel i boks. Tilstandstetthet. Metall, isolator, halvleder. Isotropt potensial i 2D.
Uke 44: Kompatible størrelser. Symmetri og paritet. Dreieimpuls i 3D. Stiv rotator.
Uke 45: Radialligning. Coulombpotensialet. Utvalgsregler.
Uke 46: Dreieimpuls, magnetfelt og spinn. Pauliprinsippet. Atomer og det periodiske system. Molekyler



Forelesningsnotater vår 2020:

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 ble våren 2020 dekket 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 høst 2020:
Referat fra 29.09.20 Referat fra 10.11.20 Sluttrapport høst 2020

Referatene fra vår 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 til eksamen 07.12.20.


[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Eksamen

Kort LF til eksamen 07.12.20.
Mappe med pythonprogram relevante for LF til eksamen 07.12.20.
Karakterliste 07.12.20.
Karakterskala: 40-36=A, 35-31=B, 30-26=C, 25-21=D, 20-16=E, 15-0=F.
Tidspunkt for eksamen: 7. desember kl 09.00.
Eksamensform: Hjemmeeksamen. 40 flervalgsoppgaver med lik vekt.
Forside ved eksamen 07.12.20.
Spørretime: Fredag 4. desember kl 10.15:
NTNU.zoom.us/j/4697014782

Treningsoppgaver og eksamensoppgaver:

Testeksamen med 10 oppgaver.
LF testeksamen.
(Kun moderat kvalitetssikring av svarene her; se opp for mulige feil. Og ikke mange veldig raske oppgaver her, så en klokketime er trolig knapt for de fleste.)

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.

Uaktuelle oppgaver til eksamen 07.12.20..


[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]


Videoforelesninger



Tavleforelesninger i TFY4215 høsten 2020: TFY4215 H2020

Tavleforelesninger i TFY4215 våren 2017: TFY4215 V2017

[Tilbake til innholdsfortegnelsen]


Ansvarlig for denne siden: Jon Andreas Støvneng

Sist oppdatert: 29. april 2021