Συγγραφείς: Δρ. Αλέξανδρος Κεχαγιάς,  Δρ. Σπύρος Τσώνης

Περιγραφή

Μια νέα ενημερωμένη έκδοση που προσφέρει την απαραίτητη Εισαγωγή στην Κβαντομηχανική, σύμφωνα με την ύλη και τις οδηγίες του Υπουργείου Παιδείας. Το βιβλίο αυτό αποτελεί όχι μόνο ένα πλήρες βοήθημα για τους μαθητές της Φυσικής Προσανατολισμού της Γ΄ τάξης του Λυκείου, που για πρώτη φορά θα διδαχθούν στοιχεία κβαντικής φυσικής. αλλά και έναν χρήσιμο οδηγό για τους εκπαιδευτικούς που θα κληθούν να διδάξουν τη συγκεκριμένη ύλη από τη φετινή σχολική χρονιά (2022-2023).

Το βιβλίο παρέχει την απαραίτητη μαθηματική περιγραφή που βοηθάει στην κατανόηση των φαινομένων και την ανάπτυξη μαθηματικών δεξιοτήτων για την επίλυση ασκήσεων. Οι συγγραφείς παρέχουν στους αναγνώστες πλούσια παραδείγματα και εφαρμογές, καθώς και πολλά προβλήματα στο τέλος κάθε κεφαλαίου, προκειμένου να εμβαθύνουν στην κατανόηση της κβαντικής θεωρίας. Η παρούσα έκδοση περιλαμβάνει επίσης κριτήρια αξιολόγησης που θα βοηθήσουν στην περαιτέρω εμβάθυνση και στην κατανόηση λεπτών θεμάτων. Το βιβλίο παρουσιάζει τα φαινόμενα που οδήγησαν στην θεμελίωση της σύγχρονης κβαντικής μηχανικής, την κυματική εξίσωση του Schrödinger και την επίλυσή της για τετραγωνικά πηγάδια δυναμικού.

Βασικά χαρακτηριστικά 

– Παρέχει όλα όσα χρειάζεται να γνωρίζουν οι μαθητές και οι διδάσκοντες για την ύλη της Κβαντομηχανικής, που εισάγεται για πρώτη φορά στην Γ’ τάξη του Λυκείου.

– Λεπτομερή και επιμελημένη μαθηματική επεξεργασία με σύγχρονο στιλ ερμηνείας και παρουσίασης σε απλή γλώσσα, χρησιμοποιώντας μόνο τους απαραίτητους τεχνικούς όρους.

– Ασκήσεις που στόχο έχουν να απαντήσουν σε απορίες που πιθανόν να δημιουργηθούν κατά τη μελέτη του αντίστοιχου κεφαλαίου.

– Μεθοδολογία για την επίλυση των ασκήσεων.

– Λυμένα παραδείγματα, τα οποία αποτελούν μέρος κάθε κεφαλαίου για την εμπέδωση της κατανόησης των θεμελιωδών εννοιών της Κβαντομηχανικής από τους αναγνώστες.

– Κριτήρια αξιολόγησης.

– Η θεματολογία του βιβλίου είναι καλά δοκιμασμένη σε εισαγωγικά μαθήματα Κβαντομηχανικής, που οι συγγραφείς έχουν διδάξει για πολλά χρόνια.

 

Βιογραφικά Συγγραφέων

Αλέξανδρος Κεχαγιάς

Καθηγητής Φυσικής στη Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών (ΣΕΜΦΕ) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Ερευνητικά ασχολείται με τη Φυσική Υψηλών Ενεργειών, τη Βαρύτητα και την Κοσμολογία. Έχει πτυχίο Φυσικής και διδακτορικό στη Θεωρητική Φυσική Υψηλών Ενεργειών από το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Εργάστηκε πολλά χρόνια σε διάφορα Ερευνητικά Κέντρα και Πανεπιστήμια του εξωτερικού. 

Σπύρος Τσώνης

Σπούδασε Φυσική στο ΕΚΠΑ και ολοκλήρωσε το με ταπτυχιακό πρόγραμμα «Φυσική και Τεχνολογικές Εφαρμογές» (ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος – ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ).Έκανε διδακτορικό στη Θεωρητική Φυσική Συμπυκνωμένης Ύλης με θέμα «Συνύπαρξη και Ανταγωνισμός Φάσεων Καταστάσεων Τάξεως Πυκνότητας Φορτίου και Ιδιοστροφορμής σε μη Συμβατικούς Υπεραγωγούς» στη ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ. Επιπλέον, έχει μεταπτυχιακό τίτλο σπουδών στη «Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη» από το Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών και τη Σχολή Ναυπηγών και Μηχανολόγων Μηχανικών – ΕΜΠ.

 

Πίνακας Περιεχομένων

1 Από την Κλασική στην Κβαντική Φυσική

1 1.1 Ακτινοβολία Μέλανος Σώματος . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.2 Κβαντική Υπόθεση του Planck . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.1 Πειραματικά δεδομένα . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2.2 Κλασική ερμηνεία . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2.3 Κβαντική ερμηνεία . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.2.4 Ορμή φωτονίων . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.3 Το φαινόμενο Compton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.4 Ασκήσεις . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2 Κβαντομηχανική 30

2.1 Κυματοσωματιδιακός δυισμός . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2 Αρχή της Αβεβαιότητας . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3 Κυματοσυναρτήσεις-Εξίσωση Schrödinger 46

3.1 Η εξίσωση Schrödinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.2 Πηγάδια Δυναμικού . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.2.1 Απειρόβαθα Πηγάδια Δυναμικού . . . . . . . . . . . . 50

3.2.2 Τετραγωνικά Πηγάδια Πεπερασμένου Ύψους (ή Βάθους) 53

3.2.3 Το Φαινόμενο Σήραγγας . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4 Λύσεις Κεφ.7 του βιβλίου Φυσικής Γ’ Λυκείου 71

4.1 Ερωτήσεις . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.2 Ασκήσεις . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5 Κριτήρια αξιολόγησης . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Παράρτημα. . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Ευρετήριο . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

Απόσπασμα του βιβλίου μπορείτε να διαβάσετε ΕΔΩ.