Course: פיזיקה מודרנית לתלמידי הנדסת תוכנה 2023

  • General

    מטרת הקורס "פיזיקה מודרנית לתלמידי הנדסת תכנה" [203-1-1651] היא להציג בפני סטודנטים שאין להם רקע מוקדם בפיזיקה (למעט פיזיקה תיכונית) את המכניקה בצורה מודרנית שמתאימה לתחום הלימוד שלהם. נושאי הליבה של הקורס יקנו לסטודנטים שליטה בסיסית במכניקה קוונטית, תוך התמקדות במערכות דיסקרטיות, לרבות מערכות קיוביט המשמשות במיחשוב קוונטי. בנוסף הקורס כולל פרקים בפיזיקה קלאסית במידה הנדרשת להבנת עקרונות הפעולה של מעגלים פשוטים. נושאי הקורס: ניסוי שני סדקים; הגדרת המושגים מהירות, תנע, מסה; חלקיק במימד אחד (המילטוניאן, אנרגיה); תנודה הרמונית, גלים; קוונטיזציה סמי-קלאסית של האנרגיה; שדה חשמלי: חוק גאוס וחוק קולון; פוטנציאל וקיבול של כדור; מעגל RC, דיודה, טרנזיסטור; דינמיקה סטוכסטית - דיפוזיה וסחיפה במערכת אתרים; חזרה על אלגברה לינארית; מתמטיקה של הזזות, תנע; מתמטיקה של סיבובים, ספין וקיטוב של אלקטרונים ופוטונים; מצבים שזורים, הצפנה קוונטית; פוסטולטים של המכניקה הקוונטית, ערכי תוחלת; אבולוציה קוונטית, המילטוניאן, קצב שינוי ערכי תוחלת; דינמיקה קוונטית במערכת דיסקרטית; צמתות ג'וזפסון וקיוביטים; מיחשוב קוונטי; ריאליזם ודטרמניזם, איינשטיין-פודולסקי-רוזן-בל; מדידה קוונטית, החתול של שרדינגר.

    מרצה: פרופ' דורון כהן
    גרסא גולמית של מאגר התרגילים (שנה"ל 2021): ד"ר תומר יגאל
    אסיסטנט (שנה"ל 2022):  יהושע ווינשטיין
    אסיסטנטים (שנה"ל 2023): יהושע ווינשטיין ועידו אופיר

    פרטי הקורס בקובץ הקורסים האוניברסיטאי
    פרטי הקורס באתר של המחלקה לפיזיקה

  • Instructions: Clicking on the section name will show / hide the section.

    • בטבלה להלן החומר המתקדם מתועד בפרקים של  lecture notes
      לחומר הבסיסי יש קישורים לתקצירי הרצאה בעברית.
      אם התקצירים הם המקור להרצאה - הפונט מודגש.
      מומלץ להסתכל בתקציר לפני שמגיעים להרצאה (עניין של 10 דקות).

      שבוע
      		נושא הרצאה
      		 חומר בסיסי
      		 חומר מתקדם




      01
      		 הקדמה - סוגים שונים של דינמיקה (סטוכסטית/קוונטית/קלאסית)
      		  
      		 [01]
      01
      		 דינמיקה קוונטית - ניסוי שני סדקים, קוהרנטיות  קישור [01]
      01
      		 דינמיקה קוונטית - הגדרת המושגים מהירות, תנע, מסה קישור [01]




      02
      		 ניסוי הדגמה - עם:  (א) אלומת לייזר;  (ב) אלומת אלקטרונים

      02
      		 דינמיקה קלאסית - חלקיק במימד אחד
      		 קישור [02]
      02
      		 קוונטיזציה סמי-קלאסית של האנרגיה
      		 קישור
      		 [02]




      03
      		 תנודה הרמונית, גלים  -  יועבר בזום בשבוע הרביעי (לפני פסח)
      		 קישור
      		 [03]




      04
      		 שדה חשמלי: חוק גאוס וחוק קולון  -  יוקדם לשבוע השלישי
      		[04]
      04
      		 פוטנציאל וקיבול של כדור.

      		[04]
      04
      		 מעגל RC, דיודה, טרנזיסטור, צומת גוזפסון
      		 קישור
      		 [04]




      05
      		 דינמיקה סטוכסטית - דיפוזיה וסחיפה במערכת N אתרים

      		[05]




      06
      		 ניסוי הדגמה - קיטוב של פוטונים

      06
      		 ספין וקיטוב של אלקטרונים ופוטונים, קיוביטים
      		 קישור
      06 הצפנה קוונטית
      		 קישור




      07
      		 חזרה על אלגברה לינארית
      		[06]
      07
      		 מתמטיקה של הזזות, תנע
      		[07]
      07
      		 מתמטיקה של סיבובים, ספין

      		[08]




      08
      		 אבולוציה קוונטית

      		[09]
      09
      		 דינמיקה קוונטית במערכת עם N אתרים
      		[10]
      10
      		 מיחשוב קוונטי
      		קישור
      קישור       		[11]


      		 
      11
      		 ריאליזם ודטרמיניזם?
      		 קישור
      		[12]
      11
      		 אינשטיין-פודולסקי-רוזן ואי השיוויון של בל
      		 קישור [12]
      12
      		 מדידה קוונטית, החתול של שרדינגר
      		 קישור




      13
      		 דינמיקה של אלקטרונים, צמתות ג'וזפסון, מימוש קיוביטים
      		 (תרגיל)





      קישור עבור פורמאט תצוגה בטאבלט:  LECTURES

    • לפני שמגיעים לקורס יש לודא שליטה בנושאים הבאים:

      (1) מספרים קומפלקסיים (כולל הצגה פולרית ונוסחת אוילר).

      (2) חשבון דיפרציאלי ברמה בסיסית (נגזרות...) והכרת הפונקציות האלמנטריות (סינוס, קוסינוס, אקספוננט...)

      (3) לא נדרש רקע במשוואות דיפרנציאליות. כמו בבית ספר תיכון יש רק שתי משוואות שתופענה (מתנד הרמוני, מעגל RC) ועבורן יסופק הפתרון (סינוס/קוסינוס/אקספוננט).

      (4) אלגברה לינארית: מרחב וקטורי, בחירת בסיס, יצוג וקטורים, יצוג אופרטורים על ידי מטריצות, לכסון, מעבר בין בסיסים, טרנספורמצית דימיון. מכפלה סקלרית, אורך של וקטור. רצוי גם לדעת מה זה מכפלה פנימית.

      המקור הבא שמצאתי ברשת (אלגברה לינארית לתלמידי הנדסה) הוא הרבה יותר מפורט ממה שנדרש...
      https://www.math.bgu.ac.il/~amyekut/book/book.pdf
      ספר הלימוד הסטנדרטי שמוכר לי הוא
      ס      . ליפשוץ, אלגברה לינארית, סדרת שאום, מהדורה ישנה (סטימצקי, 73) או חדשה (מכלול, 93).

      בשבוע הראשון של הקורס הסטודנטים יחויבו לדווח על ביצוע מבחן בקיאות במתמטיקה (מקוון).

    • (מעודכן עבור שנה"ל 2023)

      תרגילי בית על בסיס שבועי

      (1) האתר כולל מאגר של כ-50 שאלות. כ-2 שאלות כיתה וכ-3 שאלות בית כל שבוע.
      (2) הסטודנט/ית מחויב/ת לפתור את השאלות, ולהטעין את הפתרון הסרוק על פי לו"ז שנקבע.
      (3) הסטודנט/ית מחויב/ת לבצע בדיקה עצמית (מול פתרון שיסופק) ולדווח במערכת.
      (4) תוצאות הבדיקה העצמית לא ניכנסות לחישוב הציון הסופי בקורס. 

      עבודת הגשה

      (1) כל סטודנט/ית צריך להרשם לעבודת הגשה אחת מתוך רשימה שתסופק (כל הקודם זוכה).
      (*) סוגי הגשות: פתרון תרגיל מהמאגר; תקציר של נושא הרצאה; המצאת שאלות בקיאות.
      (2) יש לבצע את ההרשמה במהלך השבועיים הראשוני של הקורס (יש בשביל זה קישור יעודי).
      (3)  הסטודנט/ית מחויב/ת להזין את ההגשה מודפסת באדיטור של המודל.  
      (4) יש להגיש את הפתרונות המודפסים בהתאם לדדליין של ההגשות השבועיות. 
      (5) שאר הסטודנטים יכולים לתת רייטינג להגשות. הרייטינג לא ניכנס לחישוב הציון הסופי.

      המבחן הסופי:

      • המבחן יכלול 2 שאלות שיבחרו מתוך המאגר (עם אופציה לעריכה / שינוי גרסא / תוספת סעיף).
      • המבחן יכלול בנוסף שאלה אחת שמטרתה לבדוק בקיאות בחומר של ההרצאות.
      • אורך המבחן יהיה שעתיים.  

      מרכיבי הציון הסופי

      15%- עמידה בחובת הגשת פתרונות סרוקים על בסיס שבועי (כולל דיווח בדיקה). [*]
      25% - עבודת הגשה
      40% - בחינה סופית: 2 שאלות מבוססות תרגול  (20% כל אחת)
      20% - בחינה סופית: שאלה אחת מבוססת הרצאה.
      [*] במקרה שתתגלה הגשה כוזבת -  זו עברת משמעת - יינקטו צעדים בהתאם לחוקי האוניברסיטה. בררת מחדל - קבלת ציון אפס על מרכיב הבית שהוא 40% מהציון הסופי, כך שהציון הסופי המכסימלי בקורס הוא 60 אם הביצוע של המבחן מושלם.

      תאום מול ועד הכיתה

      אם יש בעיות עם האתר / ההרצאות / התרגולים -- נא לדווח בזמן אמיתי.
      טענות בדיעבד ("פוסטמורטום") לא יכובדו.
      מדיניות הרישום לעבודת הגשה נקבעת בתאום ובשיתוף פעולה עם ועד הכיתה.

      דפי נוסחאות

      ועד הכיתה מוסמך למנות סטודנטים שיהיו אחראים על הכנת דפי נוסחאות עבור הבחינה. נוסחא לגיטימית היא זהות מתמטית או נוסחא פיזיקלית שמופיעה בתקצירי ההרצאה, ושדרושה לצורך פתרון שאלות במאגר התרגילים. הסטודנטים האלה יחלקו ביניהם את העבודה (עריכה באמצעות האדיטור של המודל). דפי הנוסחאות שהם יכינו יוכרו כחליפיים לעבודת הגשה (יוגשו באותו ממשק כמון שאר העבודות). העבודה על הדפים תתואם מול המרצה בזמן אמיתי. הדפים יהיו מוכנים בסוף שבוע 10 של הסמסטר.
    • page icon
      מדיניות קורס שנה"ל 2022 Page
    • page icon
      הבהרות והרחבות לגבי מדיניות הקורס Page
    • page icon
      חובת נוכחות בהרצאות Page

  • פניה בנושאים לא אישיים (שאלות על החומר וכיו"ב) - רק באמצעות הפורום.

  • ההרצאות תהינה פרונטליות, באמצעות טאבלט. יופעל זום לטובת הנשארים בבית.
    הזום יוקלט. כל ההקלטות תהינה זמינות באתר המודל. 
    נא לא להשתמש בקישור הזום שמופיע אוטומטית. להלן קישור זום קבוע. 
    אפשר למצוא שם את ההקלטות מיידית אחרי השעור.
    לאחר כיממה ההקלטות עולות מאתר-הזום לאתר-המודל ואפשר למצוא אותן בקישור השני.

    • lti icon
      Zoom links External tool
      Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il
    • url icon
      Recorded Zoom Lectures URL

    • Recordings - ModernPhysics2022
      לא נדרשת ססמא כדי לשמוע את ההקלטות בקישור זה. ההרצאות ממוספרות. כדי לבחור/לדעת איזו הרצאה מושמעת הצביעו עם העכבר על הכיתוב בתפריט האיקונים שמופיע בצד שמאל.

  • Submission and Evaluation are Mandatory on a weekly basis!

    • Each week save or scan your homework into a single PDF file.
    • The PDF should  include the solutions of a given exercise set.
    • Each solution should have a TITLE that consists of ex-number and the self-evaluation grade (A/B/C).
    • Upload the file using the appropriate link from the list below, and click SUBMIT.
    • Then feed the questionnaire with your self evaluation grade and click SAVE (no need to submit).
    • At the end of the semester please verify that the full questionnaire has been SUBMITTED.

    • choice icon
      הרשמה להגשות Choice
      • כל סטודנט/ית צריך לבחור מטלת הגשה אחת.
      • סוגי הגשות: פתרון תרגיל מהמאגר; תקציר של נושא; המצאת שאלות בקיאות; הכנת דף נוסחאות.
      • רשימת נושאים:   https://moodle.bgu.ac.il/moodle/mod/page/view.php?id=2343707
      • הרשמה להכנת דף נוסחאות עבור המבחן - דרך ועד הכיתה (כ-6 סטודנטים). 
      • על כל מטלה יכולים להרשם מספר סטודנטים.
      • סטודנטים שרשומים על אותה מטלה יכולים לחלק ביניהם את העבודה (תת-נושאים, המצאת שאלות מיקוד).
      • במקרה של שיתוף פעולה - כל אחד רושם כותרת שכוללת את רשימת המגישים (עם פרוט מי עושה מה), ובהמשך מסכם רק את החלק שלו.
      • היקף של sub-topic צריך להיות דומה להגשת פתרון של תרגיל במאגר.
      • דדליין להגשה - בהתאם למה שרשום בתכנית ההרצאות/התרגולים  (כשבוע לאחר שהנושא נלמד).

    • הנחיות הגשה

      ההגשות צריכות להיות מודפסות באדיטור של המודל.
      יש להשתמש באדיטור ה-LATEX של המודל לעריכת הטקסט והנוסחאות.
      פתרונות סרוקים או מועתקים מWORD יפסלו. כנ"ל לגבי הגשה בפורמאט PDF.

      אנגלית יותר נוחה בגלל כיוון הכתיבה של הנוסחאות, אבל אם אתם מעדיפים אתם יכולים לכתוב בעברית.

      אופן ביצוע ההגשה:
      הכנסו לאתר ההגשה באמצעות הקישור הבא:  הגשה של מטלות וצפיה במטלות שכבר הוגשו
      הקליקו על "Create New Question".
      עבור שם ההגשה: השתמשו באותו קוד לפי מה שנרשמתם.  למשל topic04 או set04-ex2.
      ההגשה צריכה לכלול את שם המגיש ואת הכותרת המלאה של ההגשה.

      To copy-paste from MS-Word is likely to fail.
      The way to enter a formula is to click the equation editor icon
      or just edit the LaTex in plain English: \(\sqrt{\frac{a}{b}}\) gives  \(\sqrt{\frac{a}{b}}\)
      List of LaTeX mathematical symbols

      אנו נמצאים במאה ה21 ואנו מצפים שכל אחד/אחת מכם, אם הוא/היא יעבוד/תעבוד בעתיד בחברה בינלאומית, בפרט בנושאים שקשורים למיחשוב קוונטי, הוא/היא יהיו מסוגלים לכתוב מסמך תיקני באמצעות ויקי, כולל כתיבה תיקנית של טקסט ושל נוסחאות.