Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Kuantum Fiziği 1FIZ340136211
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüZorunlu @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiTemel Meslek Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüTuncer Kaya
Dersi Veren(ler)
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilerin kuantum mekaniğinin temel ilkelerini ve matematiksel altyapısını öğrenmelerini amaçlamaktadır. Öğrenciler, dalga-parçacık ikilemi, Schrödinger denklemi, belirsizlik ilkesi ve temel potansiyel çözümleri üzerinden kuantum kuramının deneysel ve kuramsal temellerini kavrayacaklardır. Ayrıca, Hilbert uzayı, Dirac notasyonu, operatörler, hidrojen atomu, açısal momentum ve spin gibi konularla kuantum mekaniğinin genel formalizmini tanıyacaklardır. Ders kapsamında özdeş parçacıklar, fermiyon ve bozon ayrımı gibi ileri konulara da değinilerek öğrencilerin modern fiziğin temel yapı taşlarını öğrenmeleri sağlanacaktır.
Dersin İçeriğiDalga-parçacık ikilemi ve kuantum kuramının doğuşuna yol açan deneyler; Schrödinger denklemi, dalga fonksiyonu ve olasılık yoğunluğu; belirsizlik ilkesi ve kuantum ölçümleri; temel potansiyel problemleri (sonsuz kuyu, harmonik osilatör, delta fonksiyonu, sonlu kuyu); Hilbert uzayı, Dirac notasyonu ve Hermitsel operatörler; çok boyutlu kuantum mekaniği, hidrojen atomu ve açısal momentum; spin, Stern–Gerlach deneyi ve spin dinamikleri; özdeş parçacıklar, fermiyon ve bozon ayrımı.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Kuantum Mekaniğine Giriş, D.J. Griffiths, Çev. H. Özbek, S.D. Feyiz, Nobel Akademik Yayıncılık, Eylül 2013, ISBN: 978-605-133-640-4.
  • Introductory Quantum Mechanics, R.L. Liboff, Addison-Wesley, Ocak 2002, ISBN-10:0805387145, ISBN-13:978-0805387148.
  • Kuantum Mekaniğine Giriş, B. Karaoğlu, Seçkin Yayıncılık, Ocak 2008, ISBN-9789750206580.
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Belirsizlik ilkesi ve dalga-parçacık ikilemi gibi klasik mekaniğe özgü olmayan özellikleri tanımlayabileceklerdir.
  2. Schrödinger denklemini bir boyutlu sistemlere uygulayabileceklerdir.
  3. Dalga fonksiyonunun (durum fonksiyonu) olasılıksal yorumunu açıklayabileceklerdir.
  4. Kuantum mekaniğine özgü operatör kavramını tanımlayabileceklerdir.
  5. Harmonik osilatör problemini farklı matematiksel yöntemlerle çözebileceklerdir.
  6. Schrödinger denklemini küresel simetrik potansiyellerde (ör. hidrojen atomu) çözebileceklerdir.
  7. Özdeş parçacıkların simetrik ve anti-simetrik özelliklerini ayırt ederek spin kavramının fermiyon ve bozon sınıflandırmasındaki rolünü değerlendirebileceklerdir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5DÖÇ-6DÖÇ-7

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Kuantum mekanik kuramının oluşmasına yol açan deneyler. Dalga-parçacık ikilemi. Sınıf-içi Tartışma: Dalga-parçacık ikilemi. Okuma: Liboff, Bölüm 2: TARİHSEL İNCELEME: DENEYLER VE TEORİLER
2Konu Anlatımı: Schrödinger denklemi ve olasılık yoğunluğunun tanımı. Dalga fonksiyonunun normalleştirilmesi. Sınıf-içi Uygulama: Dalga fonksiyonunun normalleştirilmesi. Kısa Sınav 1: Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması. Okuma: Griffiths, Bölüm 1: DALGA FONKSİYONU
3Konu Anlatımı: Momentum operatörünün tanıtımı. Belirsizlik ilkesi. DENEY 1: Heisenberg Belirsizlik İlkesi. Sınıf-içi Tartışma: Belirsizlik ilkesi. Okuma: Griffiths, Bölüm 1: DALGA FONKSİYONU – DENEY 1: Heisenberg Belirsizlik İlkesi
4Konu Anlatımı: Zamandan bağımsız potansiyeller için dalga denkleminin çözümü. Değişkenlere ayırma yöntemi. Sonsuz kuyu potansiyeli. DENEY 2: Franck-Hertz Deneyi. Sınıf-içi Tartışma: Franck-Hertz Deneyi. Okuma: Griffiths, Bölüm 2: ZAMANDAN BAĞIMSIZ SCHRÖDINGER DENKLEMİ – DENEY 2: Franck-Hertz Deneyi
5Konu Anlatımı: Schrödinger denkleminin harmonik potansiyel durumunda çözümleri. DENEY 3: Hall Olayı. Sınıf-içi Tartışma: Hall Olayı. Okuma: Griffiths, Bölüm 2: ZAMANDAN BAĞIMSIZ SCHRÖDINGER DENKLEMİ – DENEY 3: Hall Olayı
6Konu Anlatımı: Serbest parçacık. Dalga paketi. Belirsizlik ilkesinin önemi. Sınıf-içi Tartışma: Belirsizlik ilkesinin önemi. Kısa Sınav 2: Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması. Okuma: Griffiths, Bölüm 2: ZAMANDAN BAĞIMSIZ SCHRÖDINGER DENKLEMİ
7Konu Anlatımı: Schrödinger denkleminin delta fonksiyonu formundaki potansiyeller için çözümleri. Sınıf-içi Uygulama: Schrödinger denkleminin delta fonksiyonu formundaki potansiyeller için çözümleri. Okuma: Griffiths, Bölüm 2: ZAMANDAN BAĞIMSIZ SCHRÖDINGER DENKLEMİ
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Schödinger denkleminin sonlu kuyu potansiyelinde çözümleri. Sınıf-içi Uygulama: Schödinger denkleminin sonlu kuyu potansiyelinde çözümleri. Okuma: Griffiths, Bölüm 2: ZAMANDAN BAĞIMSIZ SCHRÖDINGER DENKLEMİ
10Konu Anlatımı: Kuantum mekaniğinin genel formalizmi. Hilbert Uzayı. Dirac notasyonu (bra ve ket). Hermitsel operatörün özellikleri. Genelleştirilmiş belirsizlik ilkesi. Sınıf-içi Uygulama: Hermitsel operatörün özellikleri. Kısa Sınav 3: Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması. Okuma: Griffiths, Bölüm 3: FORMÜLASYON
11Konu Anlatımı: İki ve üç boyutta kuantum mekanik. Küresel koordinatlarda Schrödinger denklemi. Küresel simetrik potansiyellerde değişkenlere ayırma yöntemi. Sınıf-içi Uygulama: Küresel simetrik potansiyellerde değişkenlere ayırma yöntemi. Sınıf-içi Tartışma: İki ve üç boyutta kuantum mekanik.Okuma: Griffiths, Bölüm 4: ÜÇ BOYUTTA KUANTUM MEKANİĞİ
12Konu Anlatımı: Küresel koordinatlarda iki parçacık problemi. Hidrojen atomu. Sınıf-içi Uygulama: Küresel koordinatlarda iki parçacık problemi. Sınıf-içi Tartışma: Hidrojen atomu. Okuma: Griffiths, Bölüm 4: ÜÇ BOYUTTA KUANTUM MEKANİĞİ
13Konu Anlatımı: Açısal momentum. Açısal momentum bileşenleri arasındaki komutasyon ilişkileri. Açısal momentumun özdeğer ve özfonksiyonları. Stern-Gerlach deneyi. Spin ½ sistemi. Spin presesyonu. Sınıf-içi Tartışma: Stern-Gerlach deneyi. Ara Sınav 2 Okuma: Griffiths, Bölüm 4: ÜÇ BOYUTTA KUANTUM MEKANİĞİ
14Konu Anlatımı: Özdeş parçacıklar. İki özdeş parçacık için dalga fonksiyonunun simetrileri (Fermiyonlar ve Bozonlar). Sonsuz kuyuda iki özdeş parçacık. Sınıf-içi Uygulama: İki özdeş parçacık için dalga fonksiyonunun simetrileri. Sınıf-içi Tartışma: Fermiyonlar ve Bozonlar. Okuma: Griffiths, Bölüm 5: ÖZDEŞ PARÇACIKLAR
15Konu Anlatımı: Konu tekrarı. Sınıf-içi Uygulama: Derste işlenen konuları içeren uygulama yapılması. Kısa Sınav 4: Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması.Okuma: Griffiths, Bölüm 1 - Bölüm 5
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği410
Ödev
Sunum/Jüri
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar250
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati142
Laboratuar141
Uygulama141
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması144
Derse Özgü Staj
Ödev
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği42
Projeler
Sunum / Seminer
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)215
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)120
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok