Atomic and molecular physics

Do przyswojenia treści z wykładu oraz ich wykorzystania w praktycznych obliczeniach w ramach ćwiczeń rachunkowych, student powinien znać elementy mechaniki kwantowej na poziomie podstawowym oraz posiadać wiedzę z analizy matematycznej.

30 godz. wykładu + 30 godz. ćwiczeń + 60 godz. pracy domowej + 28 godz. przygotowania do egzaminu + 2 godz. egzamin

K_W01: Poszerzenie wiedzy z Mechaniki Kwantowej (MK) w zakresie teorii układów wieloelektronowych, w szczególności w zakresie teorii układów atomowych i molekularnych.

K_U01 - potrafi zastosować metodę naukową w rozwiązywaniu problemów, realizacji eksperymentów i wnioskowaniu

K_U02 - posiada umiejętności planowania i przeprowadzenia zaawansowanych eksperymentów myślowych lub obserwacji w określonych obszarach fizyki teoretycznej lub jej zastosowań

K_U03 - potrafi dokonać krytycznej analizy problemu lub obliczeń teoretycznych

K_U05 - posiada umiejętność syntezy metod i typowych koncepcji w obszarze studiowanej specjalności

K_U08 - potrafi określić kierunki dalszego uzupełniania wiedzy i umiejętności (w tym samokształcenia) w zakresie wybranej specjalności oraz poza nią

K_K01 - zna ograniczenia własnej wiedzy i umiejętności; potrafi precyzyjnie formułować pytania; rozumie potrzebę dalszego kształcenia się.

K_K02 - potrafi pracować indywidualnie i współpracować w grupie; jest świadomy odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania

K_K03 - rozumie i docenia znaczenie swojej jak i innych uczciwej intelektualnej aktywności. Jest świadomy występujących problemów etycznych w kontekście naukowej solidności (plagiatorstwo, fałszerstwo danych).

wykład + ćwiczenia

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa
- klasyczna metoda problemowa

Wykład poświęcony jest poszerzeniu wiedzy z mechaniki kwantowej układów wieloelektronowych. Składają się na niego zagadnienia związane z podstawami dotyczącymi opisu układów atomowych i molekularnych.

1. Nierelatywistyczny opis atomu wodoru

2. Relatywistyczny opis atomu wodoru

3. Atom helu

4. Rozdzielenie ruchu jąder i elektronów w cząsteczkach, przybliżenie Borna-Oppenheimera

5. Obliczenia struktury elektronowej

6. Wibracje i rotacje molekuł (opis dynamiki ruchu jader)

7. Metoda Hartree-Focka

8. Atomy i molekuły w zewnętrznym polu elektromagnetycznym

9. Struktura subtelna w atomach i molekułach

10. Struktura nadsubtelna w atomach i molekułach

11. Egzotyczne układy atomowe i molekularne, poszukiwanie nowej fizyki

12. Metody eksperymentalne w fizyce atomowej i molekularnej

1. Włodzimierz Kołos, Chemia kwantowa, PWN, Warszawa 1978.

2. L. Piela, Idee Chemii Kwantowej, PWN, Warszawa 2003.

3. Bronisław Średniawa, Mechanika kwantowa, PWN, Warszawa 1981.

4. J. Ginter, Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego, PWN, Warszawa 1979.

5. L. Shiff, Mechanika kwantowa, PWN, Warszawa 1977.

6. F. W. Byron, R. W. Fuller, Matematyka w fizyce klasycznej i kwantowej, tom 2, PWN, Warszawa 1974.

7. Isaiah Shavitt and Rodney J. Bartlett, Many-Body Methods in Quantum Chemistry and Physics, Cambridge University Press, New York 2009.

Przedmiot obejmuje 30 godzin wykładu i 30 godzin ćwiczeń rachunkowych. Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie aktywności na zajęciach i pozytywnej oceny z dwóch kolokwiów dotyczących zastosowania podstawowych równań mechaniki do konkretnych zagadnień. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest pozytywna ocena z ćwiczeń rachunkowych oraz pozytywna ocena z egzaminu pisemnego obejmującego zarówno część teoretyczną przedstawioną na wykładzie jak i praktyczne jej wykorzystanie omówione na ćwiczeniach.

Egzamin pisemny z wykładu

50-60% punktów - ocena: 3

60-70% punktów - ocena: 3+

70-80% punktów - ocena: 4

80-90% punktów - ocena: 4+

90-100% punktów - ocena 5

Ocena z ćwiczeń określana jest na podstawie tych samych zakresów procentowych z zebranych punktów w ciągu semestru.