Informações sobre o curso de Mecânica quântica B, SFI5707, 2018-2

Semestre: 2018-2
Responsável: Prof. Philippe W. Courteille, philippe.courteille@ifsc.usp.br, Sala 45 do Grupo de Óptica
Início e termino das aulas: 7.8.2018 até 22.11.2018
Consultas: Sexta-feira à tarde na Sala 45 do Grupo de Óptica
Horário e local da aula: Terça-feira e quinta-feira de 8h00 à 10h00 na sala F-210
Data das provas: 8.10.2017 e 10.11.2018
Data do seminário: 18.11.2018
Feriados: 3.9.-8.9.2018 (semana da patria), 15.11.2018 (proclamação)
Carga Horária (por semana):
Teória 4
Prática 3
Estudos 8
Duração 15 semanas
Total 225 horas

ConteúdoSeções correspondentes da apostila
Repetição das noções fundamentais da mecânica quântica 2.1.1-2.5.4
O oscilador harmônico 3.4.1-3.4.7
Teoria de perturbação temporal, regra de ouro de Fermi 5.4.1-5.4.6
Partículas carregadas em campos eletromagnéticos 8.1.1-8.1.2
Absorção e emissão de radiação, aproximação dipolar 12.1.1-12.2.1
Linhas espectrais e tempo de vida 12.3.1-12.3.2
Operador densidade, equações de Bloch para dois níveis 13.1.1-13.2.5
Emissão espontânea, saturação 13.3.1-13.3.4
Processos de alargamento, sistemas de muitos níveis 13.4.1-13.5.4
Quantização do campo de radiação, estados vestidos 14.1.1-14.1.3
Emissão espontânea, aproximação de Markov 14.1.1-14.1.3
Fluorescência e espalhamento de Rayleigh e de Raman 14.1.5-14.1.5
Forças ópticas, pressão radiativa pinças ópticas 15.1.1-15.2.5

Critérios de avaliação/aprovação:
Será realizada uma prova cantando 33% na nota final.
Será organizado um seminário com um trabalho escrito e uma apresentação oral. A nota do seminário conta por 33% na nota final.
Serão distribuídas listas de exercícios que serão discutidas em aula. A participação nas discussões será avaliada e conta por 33% na nota final.

Literatura recomendada:
Philippe W. Courteille, Apostila do Curso: Mecânica Quântica
D.J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics
J. Weiner and P-T. Ho, Light-Matter Interaction: Fundamentals and Applications (Springer-Verlag, Berlin, 2003)
R. Loudon, The quantum theory of light (Oxford Science Publications, Oxford, 1973)
P. Meystre and M. Sargent III, Elements of Quantum Optics (Springer-Verlag, Berlin, 1990)
I.I. Sobelman, Atomic Spectra and Radiative Transitions (Springer Verlag, Berlin, 1977)
M. Weissbluth, Photon-Atom Interactions (Academic Press, Boston, 1989)
C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloe, Quantum mechanics, vol. 1, (Wiley Interscience)
Leonard I. Schiff, Quantum mechanics (McGraw-Hill Book Company)
Christopher J. Foot, Atomic physics, (Oxford Master Series in Atomic, Optical and Laser Physics, 2005)



Downloads

Constant.m Matlab program loads physical constants
QM_Fundaments_Evolucao.m Evolução temporal de um sistema de dois níveis
QM_Motion_Harmonic.m Funções de onda no oscilador harmônico
LM_Bloch_TwoLevelDecay.m Decaimento de um sistema de dois níveis
LM_Bloch_Micromotion.m Alargamento espectral devido ao movimento periódico do átomo
LM_Bloch_VectorRabi.m Nutação e precessão do vetor de Bloch
LM_Bloch_RamseySpontaneous Franjas de Ramsey em função do tempo de precessão
LM_Bloch_PhotonEcho Vetor de Bloch durante a sequência do eco de fótons
LM_Bloch_ZenoEffect Alargamento por saturação no sistema de 3 níveis
LM_Bloch_AutlerTownes Efeito Autler-Townes no sistema de 3 níveis
LM_Bloch_LightShift.m Light-shift no sistema de 3 níveis
LM_Bloch_DarkResonance EIT no sistema de 3 níveis
LM_Bloch_AdiaSweep Varreduras adiabáticas do vetor de Bloch sistema de 3 níveis
LM_Bloch_Stirap STIRAP no sistema de 3 níveis
LM_Bloch_Dispersive Manipulação dispersiva no sistema de 3 níveis
LM_Quantumfields_JcummingsDispersive Modelo de Jaynes-Cummings
LM_Measurement_TwolevelMonteCarlo Emissão espontânea por simulação de Monte-Carlo da função de onda



Exercícios

Aluno Data Exercício Título do exercício
--------------------------------------------------------------------------
07.03.2018
Dalila 09.08.2018 2.6.1.1 Conservação da probabilidade
Michelle 09.08.2018 2.6.1.2 Teorema de Fourier
Ciro 14.08.2018 2.6.2.1 Realidade dos autovalores
Arnol 14.08.2018 2.6.2.2 Vetor de Bloch
Marcos 16.08.2018 2.6.2.6 Molécula de amônia
Pedro 16.08.2018 2.6.3.2 Ortonormalização
Arnol 21.08.2018 2.6.3.3 Base ortonormal
Michelle 21.08.2018 2.6.3.5 Autovalores e autovetores
Noel 23.08.2018 2.6.4.1 Átomo de dois níveis acoplados
Dalila 23.08.2018 2.6.4.3 Movimento na imagem de Heisenberg
Ciro 11.09.2018 2.6.3.6 Operadores comutantes
Marcos 11.09.2018 2.6.5.1 Cálculo com comutadores
Noel 13.09.2018 2.6.3.7 Autovalores
Pedro 13.09.2018 2.6.5.4 Paridade
Dalila 18.09.2018 3.5.4.1 Estado fundamental do oscilador harmônico
Arnol 18.09.2018 3.5.4.2 Partícula num poço semi-harmônico
Michelle 20.09.2018 3.5.4.3 Vibração de um oscilador harmônico
x 20.09.2018 3.5.4.4 Oscilador harmônico deslocado
Michelle 25.09.2018 3.5.4.5 Oscilador harmônico e estado coerente
Arnol 25.09.2018 3.5.4.6 Estado de gato de Schrödinger
Marcos 27.09.2018 8.4.1.1 Lagrangiano de um elétron em campo eletromagnético
Marcos 27.09.2018 12.5.1.1 Densidade de energia de ondas planas
Noel 02.10.2018 13.6.1.1 Forma matricial do operador de densidade
Dalila 02.10.2018 13.6.1.2 Estados puros e misturas
Pedro 04.10.2018 13.6.1.3 Mistura de estados
Noel 04.10.2018 13.6.1.5 Traço de um operador
Michelle 04.10.2018 13.6.1.6 População térmica de um oscilador harmônico
Ciro 09.10.2018 13.6.1.5 Mistura térmica
Arnol 09.10.2018 13.6.2.4 Vetor e equações de Bloch
Michelle 11.10.2018 13.6.2.6 Equações de Bloch, método de Rabi
Marcos 11.10.2018 13.6.3.1 Solução estacionária das equações de Bloch
16.10.2018 Discussão da prova
Marcos 18.10.2018 13.6.4.1 Densidade óptica de uma nuvem fria
Arnol 23.10.2018 13.6.4.2 Espectroscopia de absorção saturada
Camila 23.10.2018 13.6.4.3 O desacelerador Zeeman
Dalila 25.10.2018 13.6.5.5 Interação dispersiva entre um átomo e luz
Ciró 25.10.2018 13.6.4.5 Alargamento por pressão
Arnol 30.10.2018 13.6.4.8 Equação de taxas como caso limite das equações de Bloch
Pedro 01.11.2018 14.8.2.4 A função Q no estado de Jaynes-Cummings
Dalila 01.11.2018 14.8.2.5 Criação de correlações quânticas num modo óptico
Michelle 01.11.2018 14.8.3.1 Derivação das equações de taxas para átomo de dois níveis
Dalila 06.11.2018 15.3.1.3 Potenciais adiabáticos
Ciró 06.11.2018 15.3.2.2 Pressão radiativa
Marcos 08.11.2018 18.3.1.1 Esvaziamento rápido de uma cavidade óptica
Michelle 08.11.2018 20.6.2.2 Melasses ópticas
20.11.2018 Seminário
22.11.2018 Seminário



Prova (e apresentação)

Aluno Exercício Título do exercício
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Arnol Exc. 13.6.3.11Alargamento por saturação e desdobramento de Autler-Townes
Ciro Exc. 13.6.2.10O eco de fótons
Dalila Exc. 13.6.3.10Efeito Zeno quântico e alargamento por saturação
Marcos Exc. 13.6.5.2 EIT & ressonâncias escuras
Michelle Exc. 13.6.5.3 STIRAP
Noel Exc. 13.6.3.12Light-shift
Nobuo Exc. 13.6.2.9 Relógios atômicos pelo método de Ramsey com emissão espontânea
Pedro Exc. 13.6.5.4 Varreduras adiabáticas
Camila Exc. 13.6.5.5 Interação dispersiva entre um átomo e luz