Teaching quantum mechanics on an introductory level

Abstract

We present a new research-based course on quantum mechanics in which the conceptual issues of quantum mechanics are taught at an introductory level. In the context of virtual laboratories, the students discover from the very beginning how quantum phenomena deviate from our classical everyday experience. The results of the evaluation of the course show that most of the students acquired appropriate quantum mechanical conceptions, and that many of the common misconceptions encountered in traditional instruction have been avoided.

The Pre-service Science Teachers’ Mental Models for Concept of Atoms and Learning Difficulties

“…The term orbital is coined for the locations that have a high possibility of finding electrons. In this study, the orbital model was adapted from the study of Müller and Wiesner (2002) and Harrison and Treagust (1996). Even though many models and ideas emerged during the process of historical development of the atom concept, the literature showed that the students were still not clear about it.…”

Uma abordagem conceitual e fenomenológica dos postulados da física quântica

“…Como já argumentado anteriormente (OSTERMANN et al, 2006;PEREIRA et al, 2009), o IVMZ pode ser uma poderosa ferramenta para a discussão de conceitos fundamentais da FQ, tanto que o interferômetro de MZ tem sido utilizado por muitos autores como ponto de partida para tal ADAMS, 1998;SCARANI, 1998;HOLBROW et al, 2002;MÜLLER;WIESNER, 2002;PESSOA JR., 2003;GALVEZ et al, 2005;PRADO, 2005;OSTERMANN et al, 2006;SCARANI, 2006;DIMITROVA;WEIS, 2008;PEREIRA et al, 2009;DIMITROVA;WEIS, 2010;FERRARI;BRAUNECKER, 2010;GALVEZ, 2010). Para que esse dispositivo óptico possa realizar um experimento que permita a discussão sobre fundamentos da FQ, é preciso considerar que a fonte de laser seja monofotônica, ou seja, emite a cada vez um pulso de onda que tem a potencialidade de gerar um único fóton em um detector de eficiência máxima.…”

O tratamento clássico do interferômetro de Mach-Zehnder: uma releitura mais moderna do experimento da fenda dupla na introdução da física quântica

“…Bancadas virtuais que exploram o IMZ em regimes clássico e quântico para o ensino da FQ introdutória são temas relativamente recentes na literatura voltada ao ensino de FQ, como por exemplo, o IMZ de Müller e Wiesner [6,7]. Desenvolvemos uma versão mais completa do IMZ em relaçãoà do software de Müller e Wiesner, com correções de alguns bugs de programação que havia no software citado e importantes generalizações do arranjo considerado, além de inúmeras possibilidades novas de uso de polaróides e de detectores, tanto em regime clássico quanto em regime quântico.…”

“…Ressaltamos que o IMZ em regime clássico pode servir como excelente ponto de partida para a discussão da dualidade onda-partícula na FQ, graças ao fato de que perguntas tais como por qual braço rumou o fóton? [3][4][5][6][7][8][9][10] são mais naturalmente provocadas por esse arranjo.…”