Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Fizyka kwantowa 2

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-FIZKW2 Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0533) Fizyka
Nazwa przedmiotu: Fizyka kwantowa 2
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Przedmioty do wyboru dla Astronomii s1
Przedmioty do wyboru dla Fizyki Technicznej
Przedmioty z fizyki
Strona przedmiotu: http://www.fizyka.umk.pl/~wj/EDU/MK_II/
Punkty ECTS i inne: 6.00
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Fizyka kwantowa I na poziomie wykładanym na wydziale.

Algebra liniowa i analiza matematyczna na poziomie wykładanym na wydziale.

Mechanika klasyczna na poziomie wykładu z fizyki ogólnej.


Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 60 godz.):

- udział w wykładach – 30 godz.

- udział w ćwiczeniach – 30 godz.


Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 120 godz.):


- przygotowanie do wykładu- 20 godz

- przygotowanie do ćwiczeń – 20 godz.

- czytanie literatury- 20 godz.

- przygotowanie do egzaminu- 30 godz.

- przygotowanie do kolokwium – 30 godz.


Łącznie: 180 godz. (6 ECTS)


Efekty uczenia się - wiedza:

W01 - posiada znajomość podstawowych metod przybliżonych stosowanych w mechanice kwantowej: rachunku zaburzeń i metody wariacyjnej; posiada znajomość podstawowych przybliżeń stosowanych w kwantowym opisie układów wielu cząstek takich jak przybliżenie jednoelektronowe, oraz rozumie konsekwencje tych przybliżeń.


W02 - zna podstawowe pojęcia wynikające ze stosowanych przybliżeń, takie np. jak orbitale (spinorbitale) atomowe, molekularne, wyznacznik Slatera, konfiguracje elektronowe.


W03 - zna podstawowe pojęcia i definicje potrzebne do teoretycznego opisu struktury krystalicznej; rozumie znaczenie symetrii w opisie układów kwantowych.


W04 - posiada znajomość opisu oddziaływania układów atomowych z zewnetrzymi polami na półklasycznym poziomie.


Efekty W01, W02, W03, W04 realizują efekty kierunkowe: K_W01, K_W05 dla kier. Fizyka s1, K_W01, K_W08 dla kier. Fizyka techn. s1,

K_W01, K_W05 dla kier. Astronomia s1



Efekty uczenia się - umiejętności:

U01 - w ramach przybliżenia jednoelektronowego potrafi opisać układ wieloelektronowy,


U02 - jest przygotowany do dalszych, bardziej zaawansowanych studiów nad budową układów atomowych, molekularnych i ciała stałego.


U01 realizuje efekt kierunkowy: KU04 dla kier. Fizyka s1, K_U01 dla kier. Fizyka techn. s1, K_U01 dla kier. Astronomia s1,

U02 realizuje efekt kierunkowy: KU09 dla kier. Fizyka s1, K_U01 dla kier. Fizyka techn. s1, K_U01 dla kier. Astronomia s1


Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K01 - docenia rolę nauk przyrodniczych i rozumie konieczność dalszego prowadzenia badań naukowych.


K02 - rozumie kwantową naturę rzeczywistości fizycznej i konieczność popularyzacji tej wiedzy.


K01 realizuje efekt kierunkowy K_K01 dla kier. Fizyka s1 i Astronomia s1


K02 realizuje efekt kierunkowy K_K04 dla kier. Fizyka s1, K_K03 dla kier. Fizyka tech. s1


Metody dydaktyczne:

wykład informacyjny - konwencjonalny;

ćwiczenia rachunkowe - rozwiązywanie zadań pod kierunkiem prowadzącego


Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Skrócony opis:

Celem zajęć z fizyki kwantowej II jest:

• przedstawienie podstawowych zastosowań formalizmu mechaniki kwantowej do przybliżonego opisu rzeczywistych układów wielocząstkowych takich jak atomy, cząsteczki i ciało stałe

• prezentacja najprostszych przybliżonych metod badań układów atomowo-molekularnych.

• uświadomienie komplikacji, które pojawiają się przy kwantowo- mechanicznym opisie wielu ciał.

W celu zrozumienia treści wykładu i swobodnego operowania pojęciami na ćwiczeniach konieczna jest znajomość materiału zawartego w ramach wykładu fizyka kwantowa I.

Pełny opis:

Atomy wieloelektronowe oraz ogólne pojęcia teorii układów wieloelektronowych.

1. Podstawowe postulaty mechaniki kwantowej

2. Jednostki atomowe.

3. Metody przybliżone mechaniki kwantowej: rachunek zaburzeń i metoda wariacyjna; metoda Ritza

4. Równanie Schrödingera dla atomu wieloelektronowego

5. Funkcja falowa układu N-elektronowego.

6. Atom helu

7. Multipletowość stanów w układach wieloelektronowych; konfiguracje i termy.

8. Metoda Hartree-Focka, przybliżenie jednoelektronowe,

9. Korelacja elektronowa, metoda oddziaływania konfiguracji.

10. Budowa układu okresowego pierwiastków.

Molekuły dwuatomowe oraz ogólny opis układu złożonego z elektronów i jąder.

11. Przybliżenie adiabatyczne i Borna-Oppenheimera. Równania Schödingera dla podukładu elektronów i jąder.

12. Funkcja potencjału w równaniu na ruch jąder- energia wiązania i długość wiązania.

13. Rozdzielenie oscylacji i rotacji.

14. Przybliżone wartości własne całkowitego hamiltonianu molekularnego.

15. Orbitale atomowe zhybrydyzowane

16. Jon molekuły wodoru - istota wiązania chemicznego.

17.Teoria orbitali molekularnych.

18. Drobina wodoru

19. Klasyfikacja orbitali molekularnych i konfiguracje i termy stanów molekuł dwuatomowych;

Ciało stałe – krystaliczne - wprowadzenie.

20. Elementy teorri grup i teorii reprezentacji; symetrie kryształów.

21. Podstawowe pojęcia i definicje (kryształ idealny, sieć przestrzenna, baza, struktura krystaliczna, sieci Bravais, sieć odwrotna, pierwsza strefa Brillouina).

22. Wartości własne operatora translacji. Twierdzenie Blocha.

23. periodyczne warunki brzegowe.

24. Metoda ciasnego wiazania.

25. Zastosowanie do opisu struktury elektronowej grafenu.

26. Metoda prawie swobodnych elektronów.

27. Model Kroniga-Penneya.

28. Metale, izolatory, połprzewodniki

Zmianu układu kwantowego w czasie

29. Ewolucja układu kwantowego.

30. Obrazy.

31. Przejścia kwantowe wywołane zewnętrznym zaburzeniem.

32. Prawdopodobieństwo przejścia na jednostkę czasu.

33. Przejścia pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego; przybliżenie elektryczne dipolowe.

34. Reguły wyboru

35. Elementy teorii rozpraszania.

Ćwiczenia:

Rozwiązywanie zadań ilustrujących treść wykładu i pomagających w zrozumieniu wykładanego materiału.

Literatura:

- A. S. Davydov, Mechanika kwantowa

- L. Adamowicz, Mechanika kwantowa

- W. Kołos, Chemia kwantowa.

- L. Piela, Idee chemii kwantowej.

- P.W. Atkins, Molekularna fizyka kwantowa.

- C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego.

Metody i kryteria oceniania:

Metody oceniania:

egzamin pisemny- W01-W04,

kolokwia na ćwiczeniach - U01, U02

Kryteria oceniania:

Wykład: na podstawie egzaminu

50-60% - ocena: 3

60-70% - ocena: 3+

70-80% - ocena: 4

80-90% - ocena: 4+

90-100% - ocena 5

Ćwiczenia: zaliczenie na ocenę na podstawie 2 kolokwiów

50-60% - ocena: 3

60-70% - ocena: 3+

70-80% - ocena: 4

80-90% - ocena: 4+

90-100% - ocena 5

W okresie obowiązywania systemu nauczania zdalnego egzamin oraz zaliczenie ćwiczeń może odbywać się w formie ustnej lub w oparciu o prace domowe.

Praktyki zawodowe:

Nie ma praktyk związanych z tym przedmiotem.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2017/18" (zakończony)

Okres: 2018-02-26 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Włodzimierz Jaskólski
Prowadzący grup: Włodzimierz Jaskólski, Monika Stanke
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2018/19" (zakończony)

Okres: 2019-02-25 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Włodzimierz Jaskólski
Prowadzący grup: Włodzimierz Jaskólski, Monika Stanke
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (zakończony)

Okres: 2020-02-29 - 2020-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Włodzimierz Jaskólski
Prowadzący grup: Włodzimierz Jaskólski, Monika Stanke
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (zakończony)

Okres: 2021-02-22 - 2021-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Włodzimierz Jaskólski
Prowadzący grup: Włodzimierz Jaskólski, Monika Stanke
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2022-02-21 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Włodzimierz Jaskólski
Prowadzący grup: Włodzimierz Jaskólski, Monika Stanke
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.