Mecânica Quântica I (FIS516) (2023/I)
Turma 11 (seg ICEB 5 e qua ICEB 21, 10:20-12:00)
Referências bibliográficas
Livros-textos:
Referência principal: Mecânica Quântica (2ª edição) do autor David J. Griffiths (sumário)
Referência auxiliar: Quantum Mechanics, Volume 1 dos autores Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu & Franck Laloë
Acesso gratuito pela Ufop: MinhaUfop -> Biblioteca Digital -> E-BOOKS BVIRTUAL PEARSON
Recurso auxiliar: Minhas notas de aula (clique aqui)
Avaliações
Previsão:
1,5 ponto: Lista de problemas ☆ no Moodle (ver datas abaixo)
1,0 ponto: Arguição oral sobre a lista de problemas ☆
1,5 ponto: Teste surpresa, capítulos 1 e 2
3,0 pontos: Prova 1 no dia 17/07, capítulo 3
3,0 pontos: Prova 2 no dia 23/08, capítulos 3 e 4
Desempenho na disciplina:
Média parcial ao final do período = soma de todas as notas
Aprovação: média parcial ≥ 6,0 e frequência nas aulas ≥ 75%
Exame especial (Resolução CEPE n° 2.880):
Previsto para o dia 30/08
Para fazer: média parcial < 6,0 e frequência nas aulas ≥ 75%
Para ser aprovado: nota ≥ 6,0
Cronograma
Cap. 1: A Função de Onda
Qua 03/05
Introdução: Mec. Clássica vs. Mec.Quântica
Eq. de Schrödinger
Interpretação de Born para Ψ(r,t)
Colapso da função de onda
Problema ☆1: entregar em 08/05
Sugestão: "Common Misconceptions Regarding Quantum Mechanics"
Seg 08/05
Probabilidade: variável discreta vs. variável contínua
Normalização de Ψ(x,t)
Sugestão: problemas 3* e 4*
Qua 10/05
Operador momento linear
Sugestão: problema 7*
Princípio da incerteza de Heisenberg
Sugestão: problema 9*
Problema ☆2: entregar em 15/05
Sugestões extras: 14, 15** e 18*
Cap. 2: Equação de Schrödinger Independente do Tempo
Seg 15/05
Problema genérico
Estados estacionários
Solução geral
Exemplo: superposição e interferência na fenda dupla
Sugestão: problemas 1* e 2*
Problema ☆3: entregar em 17/05
Qua 17/05
Poço potencial quadrado infinito: clássico vs. quântico
Estados estacionários e espectro de energia
Completeza e ortogonalidade de funções
Problema ☆4: entregar em 29/05
Seg 22/05 e Qua 24/05
Semana do Encontro de Outono da SBF
Problema ☆5: entregar em 29/05
Seg 29/05
Solução geral do poço infinito
Superposições e interpretação probabilística
Valores esperados da energia
Sugestão: problemas 5** e 8*
Qua 31/05
Oscilador harmônico: clássico vs. quântico
Método algébrico, Parte 1
operadores "escada"
álgebra dos comutadores
níveis de energia
Discussão: quantização do campo de radiação
Seg 05/06
Método algébrico, Parte 2:
números quânticos
estado fundamental
estados excitados
Problemas ☆6 e ☆7: entregar em 12/06
Qua 07/06
Oscilador harmônico: cálculo de valores esperados usando os operadores escada
Sugestão: problemas 11**, 13**, 14* e 42*
O problema da partícula livre?
mec. clássica vs. mec. quântica
ondas de formato fixo
comprimento de onda de de Broglie
velocidade da onda: clássica vs. quântica
problemas com a normalização
Seg 12/06
O problema da partícula livre!
pacotes de onda e normalização
transformada de Fourier
velocidade do pacote de onda vs. velocidade clássica
Sugestão: problemas 21** e 22*
Qua 14/06
Estados ligados e estados de espalhamento
clássico vs. quântico
condições de contorno e quantização
Poço de potencial do tipo delta de Dirac
estados ligados
Seg 19/06
Poço de potencial do tipo delta de Dirac
estados de espalhamento
Barreira de potencial do tipo delta de Dirac (α → - α)
defeitos na "rede" (caminho 1D)
tunelamento
Sugestão: problemas 27**
sugestão: problema 29
Problema ☆8: entregar em 26/06
Sugestões extras: 41, 46** e 52(a)
Cap. 3: Formalismo
Qua 21/06
Breve revisão de espaços vetoriais
sugestão: problemas A.1* e A.2
Notação
Sistemas quânticos de dimensão finita
representação matricial
Seg 26/06
Sistemas quânticos de dimensão infinita
representação via função de onda
1º postulado da mecânica quântica
sugestão: problemas 1 e 2
2º postulado da mecânica quântica
exemplo: momento linear
sugestão: problemas 3.4* e 3.5**
Problema ☆9: entregar em 28/06
Qua 28/06
Estados determinadosautofunção e autovalor
3º postulado da mecânica quântica
sugestão: problema 3.6**
Autofunções de operadores hermitianos, Caso 1: espectro discreto
sugestão: problemas 8(a)**
Autofunções de operadores hermitianos, Caso 2: espectro contínuo
operator posição
operador momento
sugestão: problemas 9** e 10**
Seg 03/07
Interpretação estatística generalizada
4º postulado da mecânica quântica
sugestão: problemas 12, 30 e 40(a)
5º postulado da mecânica quântica
sugestão: problemas 27**
6º postulado da mecânica quântica
Problema ☆10: entregar em 10/07
Qua 05/07
Generalização do princípio da incerteza
mec. clássica [x,p] = 0
mec. quântica, [x,p] = iℏ
sugestão: problemas 13 e 15**
Problema ☆11: entregar em 10/07
Pacotes de onda de incerteza mínima
Evolução temporal de um valor esperado
sugestão: problema 17**
Seg 10/07
Representação de vetores no espaço de Hilbert
espaço real vs. espaço abstrato
Sistemas de dimensão infinita
base x, base p e base H
Exemplos
transformada de Fourier
poço de potencial infinito
oscilador harmônico
Problema ☆12: entregar em 19/07
Sistemas de dimensão finita, Parte 1
vetores de estado e operadores
Qua 12/07
Sistemas de dimensão finita, Parte 2
problema de autovetor e autovalor
exemplo: sistema de dois niveis
sugestão: problemas A.25** [somente (a), (b) e (c)]
Notação de Dirac
bra e ket
relação de completeza
sugestão: problemas 22** e 23**
Problema ☆13 e ☆14: entregar em 19/07
Sugestões extras: 37** e 38*
Prova 1 (Seg 17/07)
Capítulo 3
Cap. 4: Mecânica Quântica em Três Dimensões
Qua 19/07
Eq. de Schrödinger 3d
função de onda e normalização
solução geral
sugestão: problema 1
Eq. de Schrödinger em coordenas esféricas
potencial V(r) = V(r)
sugestão: problema 2* e 38**
Parte angular azimutal e polar
Seg 24/07
Parte radial
Átomo de hidrogênio
potencial efetivo
resolução da eq. radial, Parte 1
Problema ☆15 e ☆16: entregar em 31/07
Qua 26/07
Resolução da eq. radial, Parte 2
espectro de energia
números quânticos e degenerescência
Sugestão: problemas 13**, 14*,15*, 16 e 17
Seg 31/07
Operator momento angular
relações de comutação
Autovalores
operadores escada
sugestão: problemas 18*, 19 e 20
Autofunções
sugestão: problemas 22 e 24*
Qua 02/08
Spin (S): mec. clássica vs. mec. quântica
sugestão: problemas 25**
Spin 1/2
autovalores e autovetores de S₃
matrizes de Pauli
Seg 07/08
Autovalores e autovetores de S₁ e relação com autovetores de S₃
medições sucessivas
sugestão: problemas 27**, 28*, 29** e 31**
Elétron em um campo magnético
clássico vs. quântico
razão giromagnética
Hamiltoniana
Qua 09/08
Torque sobre S devido ao campo B
Precessão clássica
Precessão de Larmor
Experimento de Stern-Gerlach
Sugestão: problemas 32** e 33*
Seg 14/08
Soma de momento angular
estrutura fina do espectro do hidrogênio
interação spin-órbita
estrutura hiperfina
conjunto completo de observáveis que comutam
Soma de dois spins 1/2, Parte 1
comutadores
autovalores
Qua 16/08
Soma de dois spins 1/2, Parte 2
autovetores: tripleto e singleto
coeficientes de Clebsch-Gordon
sugestão: problemas 34, 35** e 36**
Seg 21/08
Aula para tirar dúvidas.
Sugestões extras: 45 e 55***
Prova 2 (Qua 23/08)
Capítulos 3 e 4
Exame Especial (30/08)
Exame Especial aplicado conforme Resolução CEPE n° 2.880