Exploring Quantum Physics

University of Maryland, College Park

Über diesen Kurs

28,964 kürzliche Aufrufe

An introduction to quantum physics with emphasis on topics at the frontiers of research, and developing understanding through exercise.

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Ca. 34 Stunden zum Abschließen

Englisch

Untertitel: Englisch

Dozenten

Dozentenbewertung

4.4/5 (5 Bewertungen)

Charles W. Clark

Fellow

National Institute of Standards and Technology (NIST)

11,235 Kursteilnehmer

1 Kurse

Dr. Victor Galitski

Professor

Department of Physics & Joint Quantum Institute

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von

University of Maryland, College Park

The University of Maryland is the state's flagship university and one of the nation's preeminent public research universities. A global leader in research, entrepreneurship and innovation, the university is home to more than 37,000 students, 9,000 faculty and staff, and 250 academic programs. Its faculty includes three Nobel laureates, three Pulitzer Prize winners, 47 members of the national academies and scores of Fulbright scholars. The institution has a $1.8 billion operating budget, secures $500 million annually in external research funding and recently completed a $1 billion fundraising campaign.

Lehrplan - Was Sie in diesem Kurs lernen werden

Woche

Woche 1

3 Stunden zum Abschließen

Week 1 - Welcome, Lecture 1 and 2 - Conceptual Grounds

3 Stunden zum Abschließen

11 Videos (Gesamt 125 min)

11 Videos

Welcome and overview13m

Part I: Comments on studying QM10m

Part II: Pioneering Experiments10m

Part III: Pioneering Experiments (cont'd) 8m

**Part IV: "Deriving" the Schrödinger Eq.15m

***Part V: Spreading of quantum wavepackets12m

Part I: Meaning of the wavefunction7m

***Part II: Continuity Equation10m

**Part III: Observables; Operators; Expectation Values9m

**Part IV: Time Independent Schrödinger Eq.13m

**Part V: Superposition; Dirac Notation; Representations12m

1 praktische Übung

Homework 11h

Woche

Woche 2

4 Stunden zum Abschließen

Week 2 - Lecture 3 and 4 - Path Integral

4 Stunden zum Abschließen

7 Videos (Gesamt 103 min)

7 Videos

Part I: Introduction7m

**Part II: Propagator15m

***Part III: Derivation (difficult material, optional)11m

***Part IV: Derivation (cont'd) (difficult material, optional)15m

**Part I: Classical Limit22m

*Part II: Quantum corrections to diffusion17m

**Part III: Quantum corrections to diffusion; Localization (cont'd)13m

2 praktische Übungen

Homework 21h 20m

Homework 2 Bonus Questions (Ungraded)30m

Woche

Woche 3

4 Stunden zum Abschließen

Week 3 - Lecture 5 and 6 - Quantum Wells to Cooper Pairs

4 Stunden zum Abschließen

8 Videos (Gesamt 139 min)

8 Videos

*Part I: Electron in a Box13m

**Part II: Finite Potential Well19m

**Part III: Bound state in a 1D shallow potential15m

***Part IV: Bound states in a delta potential (any dimension)20m

Part I: The phenomenon of superconductivity15m

*Part II: Quantum Statistics20m

***Part III: Two-particle Schrödinger equation12m

**Part IV: The Cooper problem19m

3 praktische Übungen

Homework 340m

Homework 3 Optional: time propagation of a wavepacket1h

Homework 3 Bonus Questions (Ungraded)30m

Woche

Woche 4

3 Stunden zum Abschließen

Week 4 - Lecture 7 and 8 - Quantum Oscillators

3 Stunden zum Abschließen

8 Videos (Gesamt 134 min)

8 Videos

*Part I: Quantizing the classical oscillator13m

**Part II: Creation/annihilation operators9m

**Part III: Generating the energy spectrum17m

**Part IV: Harmonic oscillator wave-functions11m

Part I: Collective modes; Goldstone theorem17m

**Part II: Classical phonons in an oscillator chain22m

***Part III: Quantum oscillator chain16m

***Part IV: Deriving phonon spectrum; Bogoliubov transform (difficult material; optional)24m

2 praktische Übungen

Homework 440m

Homework 4 Bonus Questions (Ungraded)30m

Woche

Woche 5

4 Stunden zum Abschließen

Week 5 - Lecture 9 and 10 - The (Simplest) Atom

4 Stunden zum Abschließen

8 Videos (Gesamt 92 min)

8 Videos

Part I: Introduction to optical spectra6m

Part II: Cracking the hydrogen code 15m

Part III: Classical hydrogen atom: angular momentum11m

Part IV: Classical hydrogen atom: Runge-Lenz vector15m

Part I: The Bohr model of the atom7m

Part II: Applications of the Bohr Model15m

Part III: Simple constructive techniques9m

Part IV: Gaussians and the variational theorem11m

2 praktische Übungen

Homework 51h 40m

Homework 5 Bonus Questions (Ungraded)30m

Woche

Woche 6

5 Stunden zum Abschließen

Week 6 - Lecture 11 and 12 - The Bouncing Ball

5 Stunden zum Abschließen

8 Videos (Gesamt 107 min)

8 Videos

Part I: Variational Estimates and Applications14m

Part II: Hydrogen atom: variational and virial theorems18m

Part III: Use of Special Functions14m

Part IV: The Bouncing Ball16m

Part I: Basic Properties of Angular Momentum Operators11m

Part II: Basic Commutation Relations8m

Part III: Angular Momentum as an Effective Potential8m

Part IV: Angular Momentum and Runge-Lenz Vector14m

2 praktische Übungen

Homework 62h 20m

Homework 6 Bonus Questions (Ungraded)30m

Woche

Woche 7

4 Stunden zum Abschließen

Week 7 - Lecture 13 and 14 - Rotation and Spin

4 Stunden zum Abschließen

10 Videos (Gesamt 110 min)

10 Videos

Part I: Rotation and Dipole Moments of Molecules11m

Part II: Atomic and Molecular Polarizabilities: Perturbation Theory12m

Part III: Atomic and Molecular Polarizabilities: Perturbation Theory (cont'd) 11m

Part IV: Polarizability of the Hydrogen Atom13m

Part V: The Spectra of Hydrogen Isotopes8m

Part I: Introduction to gauge potentials - magnetic fields9m

Part II: Impossibility of magnetism in classical mechanics17m

Part III: The Dirac Equation - Basics8m

Part IV: The Dirac Equation - Spin 9m

Part V: Spin and Antimatter in Material Systems8m

2 praktische Übungen

Homework 72h

Homework 7 Bonus Questions (Ungraded)30m

Woche

Woche 8

2 Stunden zum Abschließen

Week 8 - Lecture 15 and 16 - Quantum Gas and Time Dependence

2 Stunden zum Abschließen

7 Videos (Gesamt 123 min)

7 Videos

Part I: Bose-Einstein condensation in theory10m

Part II. Bose-Einstein condensation in experiment 18m

Part III. Degenerate Fermi-Dirac gases12m

Part IV. Current research in quantum gases 12m

*Part I: Time-dependent Schrödinger Eq.; general remarks23m

**Part II: Sudden perturbations; quantum quenches20m

***Part III: Geometric Berry phase (difficult, advanced material - optional)26m

4 Stunden zum Abschließen

Final Exam

4 Stunden zum Abschließen

3 praktische Übungen

Final Exam Part 1 (Timed) (1 Attempt Only)2h

Final Exam Part 2 (Timed) (1 Attempt Only)1h 20m

Bonus Questions (Ungraded)30m

Woche

Woche 9

1 Stunde zum Abschließen

Bonus Lectures

1 Stunde zum Abschließen

5 Videos (Gesamt 60 min)

5 Videos

**Part I: Zeeman Effect 17m

**Part II: Stern-Gerlach Experiment 6m

Part III: Spin Dynamics and LS Coupling 8m

**Part IV: Spin Exchange and Magnetism 12m

**Part V: Non-equilibrium Spin Injection 13m

Häufig gestellte Fragen

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