Αρχική Σελίδα   English Version


Σελίδα Μαθήματος : Σύγχρονη Φυσική

Κωδικός Μαθήματος: PCC202 
Εξάμηνο: 4
  Κατηγορία: Υποχρεωτικό
  Διδακτικές Μονάδες: 3
  Μονάδες ECTS:
  Διδάσκων:   Δημήτριος Σκαρλάτος  Δημήτριος Σκαρλάτος- Περισσότερες Πληροφορίες

Περιγραφή Μαθήματος
Το μάθημα διδάσκεται σε εισαγωγικό προπτυχιακό επίπεδο. Υπάρχουν , όμως, και λιγοστά εδάφια που αγγίζουν το μέσο προπτυχιακό επίπεδο.
 
Προαπαιτούμενα
Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Οι φοιτητές πρέπει να έχουν καλή γνώση όλων των  μαθημάτων Γενικής Φυσικής που προηγήθηκαν (Μηχανική-Ρευστομηχανική, Θερμοδυναμική-Κυματική-Οπτική, Ηλεκτρομαγνητισμός Ι) καθώς και Συνήθων Διαφορικών Εξισώσεων και Πιθανοτήτων.

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

Ι. Τι είναι Κλασική και τι Σύγχρονη Φυσική

ΙΙ. Οι ανεπάρκειες της Κλασικής Φυσικής στην περιγραφή του μικρόκοσμου που οδήγησαν στην ανάδειξη της  Παλαιάς Κβαντικής Θεωρίας

(α) Ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός του φωτός  (ακτινοβολία του μέλανος σώματος, φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, φαινόμενο Compton) και η έννοια του φωτονίου. Κομβικά πειράματα και ερμηνείες τους

(β) Πρώιμα ατομικά μοντέλλα. Ατομικά φάσματα και το ατομικό πρότυπο του Bohr. Το πείραμα Franck-Hertz

(γ) Ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός. Η έννοια της σταθεράς του Planck και οι  κανόνες κβάντωσης Bohr-Wilson-Sommerfeld

(δ) Οι ανεπάρκειες της παλαιάς Κβαντικής Θεωρίας

ΙΙΙ. Βασικές αρχές της (νεώτερης) Κβαντομηχανικής

(α) Η εξίσωση του Schroedinger. Η έννοια της κυματοσυνάρτησης

(β) Εφαρμογές σε απλά μονοδιάστατα παραδείγματα

(γ) Εισαγωγή σε απλά τριδιάστατα προβλήματα και η ανάδειξη του εκφυλισμού

(δ) Ποιοτική ανάδειξη των αρχών της Κβαντομηχανικής και του προβλήματος της μετρητικής διαδικασίας

ΙV. Ποιοτική περιγραφή των μονοηλεκτρονιακών ατόμων στα πλαίσια της Κβαντομηχανικής. Σύγκριση με τη θεωρία Bohr. Η ανάδειξη του  σπιν. Εισαγωγή στη σύνθεση στροφορμών

V.  Ποιοτική  περιγραφή των πολυηλεκτρονιακών ατόμων. Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων

VΙ. Ποιοτική εισαγωγή στη μοριακή δομή

VII. Πρακτικές εφαρμογές της σύγχρονης Κβαντομηχανικής
 
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι
Διδασκαλία στον πίνακα, με παράλληλη προβολή μέσω Power Point απαιτητικών σχημάτων.Επίδειξη, στα πλαίσια των διαλέξεων, προσομοίωσης κομβικών πειραμάτων.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης
Τελική γραπτή εξέταση σε όλη την ύλη.

Γλώσσα διδασκαλίας και εξέτασης
Ελληνική.
 
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Επιδιώκεται στο τέλος του μαθήματος οι φοιτητές:

1) Να έχουν κατανοήσει τους λόγους που οδήγησαν στην ανάδειξη της σύγχρονης Κβαντικής Θεωρίας, τις διαφορές της με την παλαιά Κβαντική Θεωρία, καθώς και τη σημασία της στην κατανόηση του μικρόκοσμου  

2) Να είναι σε θέση να εφαρμόζουν την Κβαντική Θεωρία σε γνωστά προβλήματα από την Aτομική και Μοριακή Φυσική χρησιμοποιώντας τόσο ποσοτικά (σε σύνθετα προβλήματα) όσο και ποιοτικά (σε απλούστερα προβλήματα) επιχειρήματα και μεθοδολογία


 


Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

Βασικά συγγράμματα:

1) «Σύγχρονη Φυσική» , R. A. Serway, C. J. Moses, C. Moyer, 1989,  Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

Συμπληρωματική βιβλιογραφία εισαγωγικού προπτυχιακού επιπέδου:

1) "Modern Physics", Kenneth S. Krane, 3rd edition, John Wiley &Sons, 2012 (στα αγγλικά). Πολύ καλή δομή και διάταξη ύλης.

2) “Concepts of Modern Physics”, A.Beiser, 6th Edition, McGraw-Hill Companies, Inc., 2003 (στα αγγλικά). Πολύ καλή ποιοτική ανάλυση με περιεκτικά σχήματα.

3) "Fundamental University Physics- Vol.3 Quantum and Statistical Physics", M. Alonso-E.J.Finn, 1rst edition, Addison Wesley, 1968 (στα αγγλικά). Εξαιρετικό σύγγραμμα γενικής φυσικής με ιδιαίτερη προσωπικότητα χωρίς αντίστοιχο στη διεθνή βιβλιογραφία. Αντιμετωπίζει όλη τη γενική φυσική στη βάση των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων. Λίγα λυμένα παραδείγματα. Απαραίτητο σε κάθε φυσικό. Δυστυχώς παραμένει αμετάφραστο....

Συμπληρωματική βιβλιογραφία εισαγωγικού προς μέσου προπτυχιακού επιπέδου:

1) «Κβαντομηχανική Ι», Στέφανος Τραχανάς, 2005, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. Σε υψηλότερο επίπεδο από τα προηγούμενα. Ποιοτική ανάλυση σε βάθος. Συνιστώνται οι σελίδες 1-106 που καλύπτουν την παλαιά κβαντική θεωρία. Εξαιρετικές ερωτήσεις κρίσεως και προβλήματα.

2) «Εισαγωγή στην Σύγχρονη Φυσική», Πανεπιστημιακές σημειώσεις Α. Ζδέτση. Επίσης σε υψηλότερο επίπεδο από τα τρία πρώτα. Ποιοτική ανάλυση σε βάθος με εξαιρετικές ερωτήσεις κρίσεως.  Μέρος των σημειώσεων, οι οποίες περιλαμβάνουν και ευρεία βιβλιογραφία διαφόρων επιπέδων, έχει αναρτηθεί στην παρούσα  ιστοσελίδα του μαθήματος.

Συμπληρωματική βιβλιογραφία μέσου προπτυχιακού επιπέδου:

1)«Θεμελιώδης Σύγχρονη Φυσική», R.M.Eisberg, (μετάφραση της αγγλικής έκδοσης του 1961), Εκδόσεις Γ.Α.Πνευματικού. Ένα κλασσικό βιβλίο μέσου προπτυχιακού επιπέδου που άνοιξε το δρόμο για τη διδασκαλία του εν λόγω αντικειμένου. Μπορεί να διαβαστεί εύκολα από έναν μελετηρό φοιτητή.

2) " Quantum Physics of Atoms, Molecules,  Solids, Nuclei and Particles", 2nd edition, John Wiley &Sons, 1985 (στα αγγλικά). Αποτελεί ουσιαστικά ανανεωμένη ματιά του προηγούμενου. Ωραία παραδείγματα και πληθώρα προβλημάτων για λύση.Μπορεί να διαβαστεί και αυτό εύκολα από έναν μελετηρό φοιτητή.

Συλλογές προβλημάτων:

1) "Theory and problems of Modern Physics", 2nd edition, Shaum's Outline Series, McGraw Hill, 1999 (στα αγγλικά). Μέρος της κλασικής σειράς βιβλίων λυμένων ασκήσεων. Ίσως το πληρέστερο για το συγκεκριμένο αντικείμενο.



Χρήσιμα Αρχεία

Σημειώσεις
 Louis de Broglie  2015-04-23
 Niels Bohr  2015-04-23
 Εισαγωγή στη Σύγχρονη Φυσική. Α. Ζδέτσης Πρόχειρη Έκδοση   2009-03-27
 Εισαγωγή στη Σύγχρονη Φυσική. Α. Ζδέτσης. Πρόχειρη Έκδοση. Κεφάλαια 11-13  2019-02-11