دروس ارائه شده و منابع درسی

 ============================================================

 مکانیک کوانتومی1-921

  

عنوان درس: مکانیک کوانتومی 1

نام کتاب: فیزیک کوانتومی                نویسنده: استفان گاسیوروویچ

انتشارات: نما

ترجمه: جمیل آریایی و محمد رضا مطلوب

 وظایف درسی:

- برای نمره میان ترم از هر فصل ( به جز آخرین فصل) یک امتحان گرفته میشود و مجموع نمرات اخذ شده نمره میان ترم را تشکیل می دهند. زمان امتحان هر فصل در اولین جلسه هفته بعد پس از پایان تدریس هر فصل است. (6 نمره)

- امتحان پایان ترم از تمامی مطالب در داده شده است. زمان امتحان را آموزش کل اعلام می کند.  (7 نمره)

- فعالیت کلاسی شامل انجام تمرین های هر فصل + پاسخ به پر سشهایی که در کلاس مطرح می شوند + میزان آمادگی و مطالعه دانشجو قبل از شروع کلاس است. (3 نمره)

- کوئیز- در مجموع چند کوئیز بصورت تصادفی گرفته می شود. (2 نمره)

- نمره پرسشهای شفاهی در کلاس و درک مفاهیم ( 2 نمره)

 - رعایت نظم و اخلاق علمی (ا نمره)

 آنچه از قبل باید فرا بگیرید:مبانی آنالیز برداری( فصل 1 آرفکن)-دستگاههای مختصات دکارتیٰ استوانه ای و کروی- فضاهای برداری- جبر خطی و خواص ماتریسها- تبدبیلات فوریه- جبر عملگرها- اعداد مختلط- توابع خاص مانند: تابع بسلٰ تابع هرمیتٰ تابع لاِژورٰ تابع لژاندر  و معادلات آنها- روش های مختلف حل معادلات ویژه مقداری- آشنایی با نرم افزار متمتیکا و برنامه نویسی مقدماتی

 توضیحات:

مکانیک کوانتومی شاخه‌ای بنیادی از فیزیک نظری است که با پدیده های فیزیکی در مقیاس میکروسکوپی سرو کار دارد. دراین مقیاس، کُنِش هایفیزیکی در حد و اندازه های ثابت پلانک هستند. بنیادی ترین تفاوت مکانیک کوانتومی با مکانیک کلاسیک در قلمرو کوانتومی است که به ذرات در اندازه های اتمی و زیراتمی می پردازد. مکانیک کوانتومی بنیادی‌تر از مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک است، زیرا در مقیاس‌های اتمی و زیراتمی که این نظریه‌ها با شکست مواجه می‌شوند، می‌تواند با دقت زیادی بسیاری از پدیده‌ها را توصیف کند. مکانیک کوانتومی به همراه نسبیت عامپایه‌های فیزیک جدید را تشکیل می‌دهند.

 برداشت از ویکی پدیا

آشنایی: 

 واژهٔ کوانتوم (به معنی «بسته» یا «دانه») در مکانیک کوانتومی از اینجا می‌آید که این نظریه به بعضی از کمیت‌های فیزیکی (مانند انرژی یک اتم در حال سکون) تحت شرایط خاص، مقدارهای گسسته‌ای نسبت می‌دهد. پایه‌های مکانیک کوانتومی در نیمهٔ اول قرن بیستم به وسیلهٔ ورنر هایزنبرگ، ماکس پلانک، لویی دوبروی، نیلس بور، اروین شرودینگر، ماکس بورن، جان فون نویمان، پاول دیراک، ولفگانگ پاولی و دیگران ساخته شد. بعضی از جنبه‌های بنیادی این نظریه هنوز هم در حال پیشرفت است.

در حوالی ابتدای قرن بیستم، کشفیات و تجربه های زیادی نشان میدادند که در مقیاس اتمی نظریه‌های کلاسیک نمی‌توانند توصیف کاملی از پدیده ها ارائه دهند. وجود همین نارسایی ها موجب نخستین ایده ها و ابداع ها در مسیر ایجاد نظریه کوانتومی شدند. بعنوان یکی از مثال های بسیار مشهور اگر قرار بود مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک بر رفتار یک اتم حاکم باشند، الکترون‌ها بایستی به سرعت به سمت هسته اتم حرکت کرده و بر روی آن سقوط می کردند و در نتیجه اتم ها ناپایدار میشدند. ولی در دنیای واقعی الکترون‌ها در نواحی خاصی دور اتم‌ها باقی می‌مانند و چنین سقوطی مشاهده نمیشود. تلاش اولیه برای حل این تناقض توسط نیلس بور با پیشنهاد فرضیه اش دایر بر وجود مدارهای مانا رخ داد، که موفقیت هایی هم در توصیف طیف اتم هیدروژن داشت.

پدیدهٔ دیگری که در این مسیر جلب توجه میکرد، مطالعه رفتار امواج الکترومغناطیسی مانند نور در برهمکنش با ماده بودند. ماکس پلانک در سال ۱۹۰۰ هنگام مطالعه بر روی تابش جسم سیاهپیشنهاد کرد که برای توصیف صحیح مساله تابش جسم سیاه، می توان انرژی این امواج را به شکل بسته‌های کوچکی (کوانتا یا کوانتوم) در نظر گرفت. آلبرت اینشتین از این فکر بهره برد و نشان داد که امواجی مثل نور را می‌توان با ذره‌ای به نام فوتون که انرژی‌اش به بسامد موج بستگی دارد توصیف کرد. در ادامه، با نظریه دوبروی دایر بر امکان توصیف حرکت ذرات بوسیله امواج، این نظریه‌ها به دیدگاهی به نام دوگانگی موج-ذره برای ذرات و امواج الکترومغناطیسی منجر شدند که برطبق آن، ذرات هر دوی رفتارهای موجی و ذره ای را از خود نشان می دهند.

تلاش ها برای تبیین تناقضات و ایجاد رهیافت های جدید، منجر به تکوین ساختار جدیدی موسوم به مکانیک کوانتومی شد که توسط دو فرمولبندی جداگانه (که بعدا معلوم شد هم ارزند) موسوم به مکانیک ماتریسی (عمدتا توسط هایزنبرگ) و مکانیک موجی (بیشتر توسط شرودینگر) توصیف می شد. بعنوان مثال، ایده ی توصیف ذرات با امواج، مولد ابداع مفهوم بسته های موجِ همبسته ذرات شد. به نوبۀ خود، تلاش برای یافتن معادلات حاکم بر تحول زمانی این بسته های موج به معادله موج یا معادله شرودینگر منتهی شد.

در تعبیری که توصیف شرودینگر از مکانیک کوانتومی بدست می دهد، حالت هر سیستم فیزیکی در هر لحظه به وسیلهٔ یک تابع موج مختلط توصیف می‌شود . چون تابع موج یک کمیت مختلط است، خود مستقیما مبین یک کمیت فیزیکی نیست، اما با استفاده از این تابع می‌توان احتمال بدست آمدن مقادیر مختلف حاصل از اندازه گیری یک کمیت فیزیکی را پیش‌بینی کرد. در حقیقت این احتمال با ضریبی از مربع قدرمطلق تابع موج (که کمیت اخیر حقیقی است) برابر است. بعنوان مثال از کاربرد این تابع احتمال، با آن می‌توان احتمال یافتن الکترون در ناحیهٔ خاصی در اطراف هسته در یک زمان مشخص؛ یا احتمال بدست آمدن مقدار خاصی برای کمیت تکانه زاویه ای سیستم را محاسبه کرد. یا مثلا به کمک تابع موج و توزیع احتمال بدست آمده از آن، می توان محتملترین مکان (یا مکان های) حضور یک ذره در فضا را یافت (که در مورد الکترون‌های یک اتم گاهی به آن اُربیتال می‌گویند). البته معنی این حرف این نیست که الکترون در تمام ناحیه ناحیه پخش شده‌است، و الکترون در یک ناحیه از فضا یا هست و یا نیست.

در مکانیک کلاسیک پیش بینی تحول زمانی مقادیر کمیت ها و اندازه گیری مقادیر کمیت ها در نظریه با هر دقت دلخواه ممکن است و تنها محدودیت موجود، خطای متعارف آزمایش و آزمایشگر، یا فقدان داده های اولیه کافی است. اما در مکانیک کوانتومی فرآیند اندازه گیری یک محدودیت ذاتی بهمراه خود دارد. در واقع نمی‌توان برخی کمیت ها (کمیت‌های مزدوج) را هم‌زمان و با هر دقت دلخواه اندازه گیری کرد؛ مانند مکان و تکانه. اندازه گیری دقیقتر هریک از این کمیت ها، منجر به از دست رفتن هرچه بیشتر داده های مربوط به کمیت دیگر می شود. این مفهوم که به اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مشهور است، از مفاهیم بسیار مهم در مکانیک کوانتومی بوده و با مفهوم بنیادین "تاثیر فرآیند اندازه گیری بر حالت سیستم" که از ابداعات اختصاصی مکانیک کوانتومی (دربرابر مکانیک کلاسیک است) همبسته است.

لینک های مفید برای این درس

دانلود تعدادی از کتابهای مکانیک کوانتومی مختلف

مشاهده فیلم درس مکانیک کوانتومی دانشگاه صنعتی شریف

 مشاهدا فیلم درس اصول فلسفی مکانیک کوانتومی

مقاله ای در مورد مکانیک کوانتومی سیستم های میرا 

lمقاله دکتر ثبوتی و نصیری در مورد مکانیک کوانتومی در فضای فاز 

مقاله خادمی و صادقی در مورد شاخص های کوانتومی در فضای فاز کوانتومی

مقاله صادقی و خادمی در مورد آنتروپی تسالیس در فضای فاز کوانتومی

============================================================

اپتیک کوانتومی

 این درس به زودی بار گزاری خواهد شد

 مراحع 

مقاله وونگ در مورد مکانیک کوانتومی در فضای فاز (تابع ویگنر)

مقاله دکر در مورد مکانیک کوانتومی سیستم های میرا (قابل دانلود)

دانلود تعدادی از کتابهای مکانیک کوانتومی مختلف

مشاهده فیلم درس مکانیک کوانتومی دانشگاه صنعتی شریف

 مشاهدا فیلم درس اصول فلسفی مکانیک کوانتومی

مقاله ای در مورد مکانیک کوانتومی سیستم های میرا 

lمقاله دکتر ثبوتی و نصیری در مورد مکانیک کوانتومی در فضای فاز 

مقاله خادمی و صادقی در مورد شاخص های کوانتومی در فضای فاز کوانتومی

 مقاله صادقی و خادمی در مورد آنتروپی تسالیس در فضای فاز کوانتومی

 مقاله هیلاری و ... در مورد مکانیک کوانتومی در فضای فاز

   ==================================================================

  فیزیک پایه 1-921

 

کتاب: فیزیک     نویسنده: واکر- هالیدی ویراست هشتم          انتشارات:                                           ترجمه:محمد ابراهیم ابوکاظمی، جلال الدین پاشایی راد، محمد رضا کلاهچی

مبانی فیزیک (به انگلیسی: Fundamentals of Physics)‏ مشهور به فیزیک هالیدی، نام کتابی است با موضوع فیزیک نوشتهٔ دیوید هالیدی، رابرت رزنیک و جرل واکر. ویراست هشتم مبانی فیزیک در سال ۲۰۰۸ منتشر شد.ویرایش نهم ان نیز منتشر شده است. این کتاب نخستین بار در سال ۱۹۶۰ با نام فیزیک (به انگلیسی: Physics)‏ نوشته هالیدی و رزنیک انتشار یافته‌بود.^[۱]

این کتاب به زبان فارسی نیز ترجمه شده‌است و در بیشتر دانشگاه‌های ایران به عنوان کتاب مرجع به کار می‌رود.^[۲] فیزیک هالیدی در ۲۲^ومیننمایشگاه بین‌المللی کتاب تهران (۱۳۸۸) پرفروش‌ترین کتاب مرکز نشر دانشگاهی بود.^[۳]

جامعه فیزیک آمریکا این کتاب را در گردهمایی صد سالگی خود برترین اثر آموزشی فیزیک قرن بیستم نام نهاد.^[۴]

دیوید هالیدی (به انگلیسی: David Halliday)‏ ‏ (۱۹۱۶-۲۰۱۰) فیزیک‌دان اهل ایالات متحده آمریکا بود.

هالیدی در سال ۱۹۴۱ دکتری خود را در رشته فیزیک از دانشگاه پیتسبورگ دریافت کرد و در همان‌جا به تدریس پرداخت. کتاب معروف او با رابرت رزنیک با نام مبانی فیزیک تاکنون بارها تجدید چاپ شده و به بسیاری از زبان‌های دنیا ترجمه‌شده‌است.

انجمن مدرسین فیزیک آمریکا به افتخار هالیدی و رزنیک جایزه سالیانه تدریس برتر خود را بنام آنان کرده است.^[۱]

 

جرل واکر (به انگلیسی: Jearl Walker)‏ (زادهٔ ۱۹۴۵–پنساکولا، فلوریدا) از فیزیک‌دانان اهل ایالات متحدهٔ آمریکا است. وی یکی از نوبسندگان کتاب مبانی فیزیک بوده و در دانشگاه ایالتی کلیولندبه تدریس درس فیزیک مشغول است.^[۱]

 

 امتحان میان ترم: 6 نمره (زمان                    ) امتجان پایان ترم: 6 نمره (زمان طبق تقویم آموزش دانشگاه)                                              

انجام تکالیف عملی و حل تمرینها:4 نمره      کوییز:4نمره                                                                   تاخیر در کلاس و غیبت:1- نمره

برای قبولی در این درس کسب حداقل 8 نمره از مجموع امتحان میان ترم و پایان ترم ضروری است. همچنین نمره کل با احتساب تمامی موارد ذکر شده در بالا باید بیشتر از 10 باشد.

 

مراجع:

 دانلود کتاب فیزیک نویسنده هالیدی ویرایش نهم

دانلود متن فارسی و انگلیسی مبانی فیزیک هالیدی

 حل تمرین کتاب مبانی فیزیک هالیدی

 تعدادی از کتابهای مفید برای دانشجویان فیزیک

دانلود کتاب حساب دیفرانسیل و انتگرال آپوستول 

 دانلود کتاب چگونه مانند یک ریاضی دان فکر کنید

 برخی منابع درسی دانشگاه MIT 

 سرفصل فیزیک پایه 1 دانشگاه MIT

 =============================================================

فلسفه علم -932

 

 

 

===================================================================