Kvantfysikaliska koncept

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Kvantfysikaliska koncept"

Åke Nilsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 FAFA 55, Ht2015 Kvantfysikaliska koncept Heiner Linke, Kvantfysik: Vad handlar kursen om? Kursprogram: inlärningsmål, betygsättning etc.

2 Lindenberg i södra Tyskland

3 Att spela biljard med elektroner 1 µm Lund (92-97)

4 Doktor i fysik 1997 Lunds universitet

5 Postdoc in Sydney, Australia

6 2001-6/2009 Physics Department, University of Oregon Associate Professor

7 Tillbaka i Lund sedan sommaren 2009: - Professor i nanofysik på Avdelningen för Fasta Tillståndets Fysik på Lunds universitet - Föreståndare för Centrum för Nanovetenskap ca. 250 forskare på tekniska, naturvetenskapliga och medicinska fakulteten som forskar om (nästan) allt som har med nano att göra.

8 Electron-energy filtering Thermoelectrics: converting heat into electricity Hot Electric current Cold

9 Device 5 nm InP InAs InAs 50 nm 15 nm T = 100 mk to 3 K Vth Vgate E.A. Hoffmann, H. Nilsson, L. Samuelson, H. Linke

10 3D animation of Myosin-V stepping along an actin track E. M. Craig and H. Linke, PNAS 106, (2009) Youtube/Google: look for Myosin V

11 Kvant -fysik: Alla former av energi och materie uppträder i kvanta : små, väldefinierade delmängder. Ljus består utav fotoner, energipaket som inte går att dela på. Laddning kommer i form av elektroner med var sin elementarladdning e. Även en elektrons energi kan inte ha vilket värde som helst.

12 Allting kan beskrivas med hjälp vågor Alla partiklar och energipaket uppför sig som vågor! Partikel och våg samtidigt?! Partikel - våg dualiteten.

13 Vågbilden har konsekvenser Obestämbarhetsrelationer Sannolikhetstolkning Vi behöver ge upp en del säkerhet och behöver vänja oss vid sannolikheter Schrödingerekvationen beskriver vågorna.

14 Fler konstiga effekter Tunnling: att kunna gå genom en vägg utan att skada väggen eller sig själv! (om man är mycket liten...) Tillämpas i elektroniska komponenter Superposition: att vara två saker (t.ex. död och levande) samtidigt. Kan leda till kvantdatorer, datorer som för vissa typer av problem kan bli mycket kraftfullare än dagens datorer. Entanglement: en händelse på ett ställe påverkar med omedelbar effekt vad som händer långt borta. Kan tillämpas redan nu för super-avlyssningssäker informationsöverföring.

Om kursen (se kursprogram): Kurshemsida Kursböcker Poäng och betygsättning 3 hp för godkänt projekt samt tre laborationer och en övning kring plagiering (lv 7). Inget betyg.

15 Om kursen (se kursprogram): Kurshemsida Kursböcker Poäng och betygsättning 3 hp för godkänt projekt samt tre laborationer och en övning kring plagiering (lv 7). Inget betyg. 6 hp för godkända inlämningsuppgifter (20%) och tentamen (80%). Betygsatt. Föreläsningar. Se veckoplan på kurshemsidan. Övningar Obligatoriska övningar (måndag/tisdag). Fast tid. Se Uppgifter på hemsidan för förhandsinfo. Frivilliga övningar (torsdag). Valfritt tillfälle. Inlämningsuppgifter Inlämning senast fredag kl (fack utanför H221 om ni inte bestämmer något annat med handledaren) Obligatoriska uppgifter Extrauppgifter Laborationer Projekt, vetenskapliga referenser Laboration 1: Läsvecka 1. Förberedelsuppgifter. Ingen rapport. Laboration 2: Läsvecka 5 eller 7. Förberedelsuppgifter. Ingen rapport. Laboration 3: Läsvecka 4 eller 6. Teoridiskussioner, praktisk del, laborationsrapport. Övning kring plagiering: Någon gång under läsvecka 4-7

16 Inlärningsmål (se kursplan) KVANTMEKANIK Fundamentala upptäckter och experiment i kvantmekanik; Tillämpningar av kvantmekanik; Att kunna tolka och analysera enkla kvantmekaniska problemställningar; Att kunna genomföra och tolka enkla kvantmekaniska beräkningar; Föreläsningar Övningar Inlämningsuppgifter ATT VARA EN BRA FYSIKSTUDENT att kunna korrekt redogöra för övnings- och tentamensuppgifter; att kunna designa, genomföra, utvärdera och tolka enkla experiment; att kunna skriva en fullständig laborationsrapport; att kunna aktivt delta i en argumenterande diskussion rörande fysikaliska problem; att kunna tillämpa regler gällande källuppgifter och undvikande av plagiering; ATT VARA EN BRA STUDENT att praktisera aktivt och kritiskt lärande (deep processing). att veta hur jag själv lär mig bäst att medvetet kunna använda olika studietekniker. Inlämningsuppgifter Laborationer, rapport Övningar, laborationer Biblioteksövning, plagieringsövning, projektrapport, labrapport Frågor under lektionen, gästlektion om inlärning, egna övningar

17 Hur lyckas man i denna kursen (och i alla andra)? Häng med från början. Läs i boken innan föreläsningen. Identifiera oklarheter. Anteckna under föreläsningen. Snarast möjligt efter föreläsningen: tänk genom och arbeta genom dina anteckningar; läs i boken; komplettera dina egna anteckningar med hjälp av boken. Praktisera aktivt lärande ( deep processing ): Tänk genom resonemang. Formulera om. Förklara för dig själv och andra. Leta efter samband. Hitta kopplingar inom materialet, hitta likheter och olikheter i resonemangen. Prata och skriv mycket. Lär dig att använda fysikens språk! Träna mycket. När du lär dig nya tankesätt förändrar din hjärna sig rent fysiskt (plasticitet). Denna process kräver träning! Övningar och inlämningsuppgifter: Det är bra att arbeta i grupp, men: tänk själv och, till slut, lös uppgifterna själv! Prova på uppgifterna först själv (innan övningar, innan grupparbete). Läs i boken för att förstå vad uppgifterna syftar på. Arbeta gärna i grupp för att lösa svårare uppgifter. Passa på att prata fysik i grupper och övningar. Formulera koncept, principer och resonemang med dina egna ord, i tal och skrift. Innan du lämnar in, skriv rent dina uppgifter. Börja om från början, testa dig själv: förstår jag varför denna väg når fram till lösningen?

18 Hemsida Hemsidan är ett viktigt kommunikationsmedel och jag förväntar mig att ni kollar den i varje fall ett par gånger per vecka, framförallt om ni missar en föreläsning. Kursprogram, gruppindelning, tentamens information Nyheter Uppgifter : övningsuppgifter och inlämningsuppgifter Laborationer: handledningar och förberedelseuppgifter Veckoplan: läsuppgifter Learning logs (helt frivilliga uppgifter kring inlärning) Grupplistor etc.

19 Kursutvärdering 2014/2015

20 Kursutvärdering 2014/2015

21 Fritext svar Uppskattande kommentarer om föreläsningar Man anser att inlämningsuppgifterna är - nyttiga - krävande, ibland svåra - tidskrävande Man anser att tentan - fokuserar på förståelse - kräver mindre matematik än inlämningsuppgifterna Man upplever att - olika övningsledare ibland ställer olika krav, både när det gäller rättning av inlämningsuppgifter och laborationsrapporten - alla övningsledare är inte lika engagerade under övningarna Man upplever också att - inlämningsuppgifter är ibland för tidskrävande - man önskar fler icke-obligatoriska inlämningsuppgifter Studierådets kommentarer Kursen har fungerat bra och har varit uppskattad av studenterna. Önskemål har dock framförts om att de handledare som studenterna hade under projekten skulle vara bättre samordnade så att olika grupper inte får olika instruktioner.

22 Åtgärder och ändringar Jag träffar alla övningsledare en gång i veckan för koordinering och genomgång av övningsmål etc. Alla övningsledare träffas dessutom en gång i veckan för att sinsemellan avstämma i detalj hur de fördelar poäng på inlämningsuppgifter. Övningsledarna och jag kommer att ytterligare koordinera hur vi kommunicerar mål med laborationsrapporten, samt hur dessa bör rättas. Vi har lagt till en gästföreläsning om hur inlärning fungerar som jag kommer att följa upp med någon frivillig övning i deep processing. Förutom poänggivande inlämningsppgifter och extrauppgifter kommer jag ibland att lägga till fler frivilliga, icke-obligatoriska uppgifter(ej poänggivande) för eget arbete. Vi kommer att se till att det finns facit för (nästan) alla övningsuppgifter. Jag kommer att försöka att lägga lite mer tid på tillämpningar av kvantmekaniken (t.ex. LEDs, tunneldioder, ) Vi har lagt till en fast mötestid för varje grupp under LP1 för projektarbetet

23 Interferens från två punktkällor (vatten)

24 Young s dubbelspaltexperiment. Hur man skapar två kohärenta ljuskällor med hjälp av bara en sol.

Relevanta dokument

Kvantfysikaliska koncept

FAFA 55, Ht2016 Kvantfysikaliska koncept Heiner Linke, heiner.linke@ftf.lth.se Kvantfysik: Vad handlar kursen om? Kursprogram: inlärningsmål, betygsättning etc. Kvant -fysik: Alla former av energi och