Mecânica Quântica I (FIS516) (2024/I)
Turma 11 (seg & qua, 10:20-12:00, Sala Digital de Apoio Didático)
Turma 11 (seg & qua, 10:20-12:00, Sala Digital de Apoio Didático)
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)
Sugestões de leitura: clique aqui
Previsão (ver conteúdo das provas no cronograma abaixo):
10 pts: Prova 1 no dia 31/07, capítulos 1 e 2
10 pts: Prova 2 no dia 16/09, capítulos 3 e 4
10 pts: Prova 3 no dia 09/10, capítulos 3 e 4
Aprovação na disciplina:
Média parcial ≥ 6,0 e frequência nas aulas ≥ 75%
Exame especial (Resolução CEPE n° 2.880):
Previsto para o dia 16/10
Para fazer: média parcial < 6,0 e frequência nas aulas ≥ 75%
Para ser aprovado: nota ≥ 6,0
Seg 25/03
Mec. Clássica vs. Mec.Quântica
Eq. de Schrödinger
Interpretação de Born para Ψ(r,t)
Colapso da função de onda
Sugestão: problema ☆1 (clique aqui)
Qua 27/03
Probabilidade: variável discreta vs. variável contínua
Normalização de Ψ(x,t)
Sugestão: problemas 1, 2, 3, 4 e 5 (Griffiths)
Seg 01/04
Operador momento linear
Sugestão: problema 7 e 8
Princípio da incerteza de Heisenberg
Sugestão: problema 9
Qua 03/04
Resolução/discussão de problemas
Sugestão extra: problemas 10, 15, 17 e 18
Seg 08/04
Estados estacionários, operador Hamiltoniano e valores esperados
Sugestão: problemas 1 e 2
Poço potencial quadrado infinito
Estados estacionários e espectro de energia
Completeza e ortogonalidade de funções
Sugestão: problemas 4, 5 e 6
Qua 10/04
Solução geral do poço infinito
Superposições e interpretação probabilística
Valores esperados da energia
Sugestão: problemas 7, 8, 9 e 38
Seg 15/04 -- Início da greve dos docentes
Seg 01/07 -- Fim da greve dos docentes
Qua 10/07
Oscilador harmônico: clássico vs. quântico
Método algébrico, Parte 1
operadores "escada"
álgebra dos comutadores
níveis de energia
Discussão: quantização do campo de radiação
Leitura extra: Cohen (Vol. 1, Cap. V)
Seg 15/07
Método algébrico, Parte 2:
números quânticos
estado fundamental
estados excitados e polinômions de Hermite
Sugestão: problemas 10, 11 e 42
Qua 17/07
Oscilador harmônico: cálculo de valores esperados usando os operadores escada
Resolução/discussão de problemas
Sugestão: problemas 12, 13, 14
Seg 22/07
Partícula livre
Mec. clássica vs. mec. quântica
Comprimento de onda de de Broglie
Normalização, pacotes de onda e transformada de Fourier
Velocidade do pacote de onda vs. velocidade clássica
Sugestão: problemas 21 e 22
Qua 24/07
Estados ligados e estados de espalhamento
Poço de potencial do tipo delta de Dirac
Sugestão: problemas 23 e 27
Sugestão: problema 29
Seg 29/07
Resolução/discussão de problemas
Sugestão extra: 37, 41 e 46
Cap. 1: A Função de Onda
Cap. 2: Equação de Schrödinger Independente do Tempo
Seg 05/08
Breve revisão de espaços vetoriais
Sugestão: problemas A.1 e A.2 (Apêndice A do Griffiths)
Espaço de Hilbert, notação de Dirac e produto escalar
Mais detalhes: Griffiths (Sec. 3.6) e Cohen (Vol. 1, Cap. II, Sec. B )
Sistemas quânticos de dimensão infinita
representação via função de onda
produto escalar, normalização, ortogonalidade, completeza
1º postulado da mecânica quântica
Sugestão: problemas 1 e 2
Qua 07/08
2º postulado da mecânica quântica
Exemplo: momento linear
Sugestão: problemas 3.4 e 3.5
Estados determinados, autofunção e autovalor
3º postulado da mecânica quântica
Exemplo: Q = i (d/dϕ)
Sugestão: problema 3.6
Seg 12/08
Autofunções de operadores hermitianos
Caso 1: espectro discreto
Sugestão: problemas 7 e 8
Caso 2: espectro contínuo
Operador posição
Operador momento
Sugestão: problemas 9 e 10
Qua 14/08
Interpretação estatística generalizada
4º postulado da mecânica quântica
5º postulado da mecânica quântica
Sugestão: problema 27
6º postulado da mecânica quântica
Discussão: problema ☆10
Leitura extra: Cohen (Vol. 1, Cap. III)
Seg 19/08
Generalização do princípio da incerteza
Mec. clássica [x,p] = 0
Mec. quântica, [x,p] = iℏ
Sugestão: problemas 13 e 15
Discussão: problema ☆11
Evolução temporal de um valor esperado
Sugestão: problema 17 e 31
Qua 21/08
Resolução/discussão de problemas
Seg 26/08
Eq. de Schrödinger em coordenadas cartesianas
Função de onda, normalização e solução geral
Sugestão: problema 1
Eq. de Schrödinger em coordenas esféricas
Potencial V(r) = V(r)
Sugestão: problemas 2 e 38
Partes angulares (azimutal e polar)
Polinômios de Legendre associados
Harmônicos esféricos
Ortogonalidade e normalização
Sugestão: problema 3
Qua 28/08
Parte radial, parte 1
R = u/r e normalização
Potencial efetivo
Solução por séries
Seg 02/09
Parte radial, parte 2
Polinômios de Laguerre associados
Espectro de energia e transições
Números quânticos e degenerescência
Sugestão: problemas 11, 13, 14 e 15
Qua 04/09
Resolução/discussão de problemas
Sugestão: problemas 16, 17 e 45
Seg 09/09
Operator momento angular
Relações de comutação
Autovalores
Operadores escada
Sugestão: problemas 18 e 19
Autofunções
Sugestão: problemas 22, 24, 43 e 44
Qua 11/09
Resolução/discussão de problemas
Cap. 3: Formalismo (excluindo sistemas de dimensão finita da Seção 3.6)
Cap. 4: Mecânica Quântica em Três Dimensões (excluindo Seção 4.4 em diante)
Qua 18/09
Interlúdio: retorno às Seções 3.1, 3.6 e Apêndice A
Breve revisão de espaços vetoriais
Sistemas quânticos de dimensão finita
exemplo: sistema de dois níveis
representação matricial, kets, bras e operadores hermitianos
postulados da mecânica quântica
problema de autovetor e autovalor
sugestão: problemas 22, 23, 37 e 38
sugestão extra: problemas A.18, A.19 e A.25
Seg 23/09
Spin: mec. clássica vs. mec. quântica
Sugestão: problema 25
Spin 1/2
Autovalores e autovetores de S₃
Matrizes de Pauli
Sugestão: problema 55 (somente até a letra d)
Leitura extra: Cohen (Vol. 1, Cap. IV e Vol. 2, Cap. IX)
Qua 25/09
Autovalores e autovetores de S₁ e S₂
Medições sucessivas
Sugestão: problemas 27, 28, 29, 30 e 31
Elétron em um campo magnético
Clássico vs. quântico
Razão giromagnética
Hamiltoniana
Seg 30/09
Torque sobre S devido ao campo B
Precessão clássica
Precessão de Larmor
Experimento de Stern-Gerlach
Sugestão: problemas 32 e 33
Qua 02/10
Resolução/discussão de problemas
Sugestão: problemas 49 e 52
Seg 07/10
Resolução/discussão de problemas
Sugestão extra: 45 e 55***
Cap. 3: Sistemas de dimensão finita (somente Seção 3.6)
Cap.4: Spin (Seção 4.4, exceto 4.4.3)
Exame Especial aplicado conforme Resolução CEPE n° 2.880