Oppsummering: Kvantefysikk (FYS2140)

Kort fortalt: Et interessant, men til tider abstrakt emne. Fantastisk foreleser og gruppelærer, og generelt veldig bra opplegg. Dessuten kjempekult å endelig vite hva kvantefysikk er for noe!


Jeg var veldig spent på å ta kvantefysikk dette semesteret, for «kvantefysikk» var noe jeg hadde hørt om, men ikke visste helt hva var og som jeg tenkte at var fancy å vite noe om. For å være ærlig trodde jeg at det hadde med kvanter å gjøre, men det er jo kvantisering det har navnet sitt fra! Kvantisering betyr at ikke alle verdier for et måleresultat av et fenomen er mulig, men kun noen bestemte verdier (altså er måleresultatene kvantiserte i stedet for kontinuerlige).

Hva det handler om

photo_76

Kvantefysikken ble til ved at klassisk fysikk ikke klarte å beskrive observasjonene man så. Emnet starter med å ta for seg historikken og vitenskapen som ledet opp mot kvantefysikken gjennom problemstillinger som sort stråling, den fotoelektriske effekt, Røntgenstråling, Comptonspredning og Bohrs atommodell.

En stor del av emnet videre var å bruke Schrödingerligningen (nedenfor), en ligning som beskriver hvordan kvantemekaniske systemer utvikler seg med tiden, f.eks. en harmonisk oscillator eller hydrogenatomet. Til høyre for likhetstegnet representerer første ledd den kinetiske energien til systemet og det andre leddet den potensielle energien. Ψ er den såkalte bølgefunksjonen. Det er en abstrakt størrelse som gir informasjon om hvor en partikkel befinner seg.

images-1
En viktig del av kurset: Schödingerligningen.

Vi regnet en del på hvilke verdier vi kan forvente å måle fra et system når det gjelder f.eks. posisjon og bevegelsesmengde, og så på Heisenbergs uskarphetsrelasjon:

i-f17ef6c7091c5db677a9465fab604bcb-dec24_heisenbergHeisenbergs uskarphetsrelasjon sier at posisjonen x og bevegelsesmengden p til en partikkel ikke kan bestemmes nøyaktig ved samtidig måling (delta-symbolet Δ symboliserer uskarpheten i målingen av x og p). En nøyaktig måling av den ene størrelsen (da er f.eks. Δx liten), fører til en unøyaktig måling av den andre (da må Δp være stor, siden produktet ΔxΔp skal være lik en konstant).

Gjennomføringen

Opplegget bestod av 4 timer med forelesninger i uken, 4 timer med grupper og 3 timer kollokvium. Sistnevnte var hvis man var spesielt interessert og ikke noe som var obligatorisk å få med seg. Hver uke leverte vi obligatoriske oppgaver, hvor vi måtte ha et visst antall godkjente. De kunne bli ganske regnetunge og abstrakte, men det var litt kult å holde på med likevel.

Vi hadde en hjemmeeksamen i midten av semesteret hvor det var en del programmering, og en fire-timers skriftlig eksamen på slutten av semesteret. Da var det lov å ha med ett ark med egne notater.

Både foreleseren og gruppelæreren jeg hadde var helt strålende! Det gjorde at det ble et hyggelig emne å ta. Dessuten likte jeg veldig godt den historiske innledningen i emnet.

Slik kan en utregning i kvantefysikk se ut. Jeg har dessverre gjort en liten feil der, midt på siden 😛

Fra et astrofysisk perspektiv

Jeg kan ikke si jeg vet hvordan dette faget angår meg som astrofysiker ennå. Men det er et fag som var anbefalt å ha, så det blir nok klarere etterhvert!

Råd til deg som skal ta dette emnet

Dersom du skal ta dette emnet etterhvert og ikke har hatt lineær algebra ennå: Følg godt med når det snakkes om egenverdier! Det er kjempesentralt å kunne i kvantefysikken. Ellers er det selvfølgelig lurt å gjøre alle obligene dersom man har tid til det.

I anledning hjemmeeksamen er det lurt å ha vært på kollokviumstimene som tar for seg programmering.

photo_93
Program for en bølgefunksjon.

Til slutt en tegneseriestripe om Scrödingers katt som gruppelæreren min delte ut en gang, men som man kanskje må ha tatt kvantefysikk for å se humoren:

kvantefysikk_tegneserie
Trykk for å se større. Jeg vet dessverre ikke hvem som har tegnet denne, vet du? Send meg gjerne tips 🙂

Har du tatt dette emnet? Hva syntes du?

Relaterte innlegg

Legg inn en kommentar

Dette nettstedet bruker Akismet for å redusere spam. Lær om hvordan dine kommentar-data prosesseres.