Fizyka chemiczna i oddziaływanie promieniowania jądrowego z materią

Student powinien znać podstawowe definicje i twierdzenia dotyczące rachunku różniczkowego, całki nieoznaczonej i oznaczonej.

Dodatkowo, powinien umieć stosować elementy rachunku różniczkowego oraz obliczać całki nieoznaczone, oznaczone i niewłaściwe wybranych typów.

Zajęcia wymagające bezpośredniego udziału nauczyciela – wykład 30h, ćwiczenia 30 h, konsultacje 15 h, łącznie: 75h

Praca własna: przygotowanie do zajęć i kolokwiów – 40 h

własna: studia literaturowe, uzupełniające treści zajęć – 20 h

Przygotowanie do egzaminu – 15h

Łączny nakład pracy studenta: 150 h

150h / 25h/ECTS = 6 ECTS

Student zna:

- podstawowe pojęcia mechaniki klasycznej (równania Newtona, Lagrange'a, kanoniczne Hamiltona, więzy, stopnie swobody, współrzędne uogólnione);

- podstawy nierelatywistycznej mechaniki kwantowej;

- postulaty mechaniki kwantowej;

- metodę wariacyjną;

- podstawowe pojęcia termodynamiki statystycznej (mikrostan, suma stanów, entropia);

- sposób wyrażenia funkcji termodynamicznych za pomocą sumy stanów;

- podstawy relatywistycznej mechaniki kwantowej;

- transformację Lorentza;

- szczególną teorię względności;

- równania na przyrost masy, pędu oraz energii;

- równanie Diraca;

- układy poziomów energetycznych w teorii nierelatywistycznej

i relatywistycznej dla atomu jedno- i wieloelektronowego;

- podstawy teorii momentów pędu;

- charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie;

- reguły wyboru dla przejść elektronowych;

- reakcje jądrowe;

- promieniotwórczość naturalną i sztuczną;

- podstawowe rodzaje promieniowania;

- promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gama;

(K_W01, K_W02, K_W06, K_W08)

Student potrafi:

- zastosować równania Newtona i Lagrange'a do opisu ruchu;

- zastosować szczególną teorię względności;

- wyznaczyć wyrażenie dla danej funkcji termodynamicznej za pomocą sumy stanów układu;

- wyznaczać termy atomowe w przybliżeniu sprzężenia LS i j-j;

- korzystać z reguł wyboru dla przejść elektronowych;

- rozpoznać i określić promieniotwórczość naturalną i sztuczną; podstawowe rodzaje promieniowania; promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gama;

(K_U01, K_U02)

Student:

- rzetelnie ocenia własną wiedzę w zakresie fizyki chemicznej,

- jest zachęcony do dalszego, samodzielnego pogłębiania tej wiedzy.

(K_K01, K_K02)

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Podstawowym celem wykładu jest zapoznanie słuchaczy z następującymi zagadnieniami:

I. Elementami Mechaniki Teoretycznej.

II. Elementami Termodynamiki Statystycznej.

III. Podstawy nierelatywistycznej i relatywistycznej mechaniki kwantowej.

IV. Podstawami teoretycznymi spektroskopii atomowej.

V. Oddziaływanie promieniowania jądrowego z materią.

I. Elementy mechaniki klasycznej

1. Równania Newtona.

2. Energia kinetyczna, pole potencjalne i energia potencjalna.

3. Funkcja Lagrange'a i równania Lagrange'a.

4. Więzy. Stopnie swobody.

5. Współrzędne uogólnione.

6. Równania Lagrange'a we współrzędnych uogólnionych.

7. Równania kanoniczne Hamiltona.

II. Elementy Termodynamiki Statystycznej

1. Mikrostan i makrostan układu.

2. Suma stanów - funkcja podziału.

3. Związek sumy stanów z energią wewnętrzną układu.

4. Entropia a prawdopodobieństwo termodynamiczne.

5. Wyrażenie funkcji termodynamicznych za pomocą sumy stanów.

6. Przykłady wyrażeń na sumę stanu.

III. Podstawy nierelatywistycznej i relatywistycznej mechaniki kwantowej

1. Postulaty mechaniki kwantowej.

2. Metoda wariacyjna.

3. Podstawy relatywistycznej mechaniki kwantowej.

4. Transformacja Lorentza.

5. Szczególna teoria względności.

6. Równanie Diraca.

7. Układy poziomów energetycznych w teorii nierelatywistycznej

i relatywistycznej dla atomu jedno- i wieloelektrodowego.

IV. Podstawy teoretyczne spektroskopii atomowej

1. Sprzężenia momentów pędu: sprzężenia graniczne LS i j-j.

2. Reguły wyboru dla przejść elektronowych.

V. Oddziaływanie promieniowania jądrowego z materią

1. Reakcje jądrowe,

2. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna,

3. Podstawowe rodzaje promieniowania; promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gama.

1. Kazimierz Gumiński i Piotr Petelenz, "Elementy chemii teoretycznej", PWN Warszawa 1989;

2. Lucjan Sobczyk, Adolf Kisza, "Chemia fizyczna dla przyrodników", PWN Warszawa 1975;

3. Haken Hermann, Wolf Hans, "Atomy i kwanty - Wprowadzenie do współczesnej spektroskopii atomowej", PWN Warszawa 2002;

4. Włodzimierz Kołos, "Chemia kwantowa", PWN Warszawa 1978;

5. Lucjan Piela, "Idee chemii kwantowej", PWN Warszawa 2004;

6. Alojzy Gołębiewski, "Elementy mechaniki i chemii kwantowej", PWN Warszawa 1982.

7. J. Sobkowski, M. Jelińska-Kazimierczuk, Chemia jądrowa, Wyd. Adamantan 2006.

8. W. Szymański, Chemia jądrowa, PWN (1991).

Wykład: egzamin pisemny, standardowa skala ocen

(K_W01, K_W02, K_W06, K_W08, K_U01, K_U02, K_K01)

Ćwiczenia: zaliczenie pisemne w formie kolokwium

(K_W01, K_W02, K_W06, K_W08, K_U01, K_U02, K_K01, K_K02)