Podstawy teoretyczne spektroskopii w medycynie 0600-S1-CM-PSM

Na wykładzie omawiane będą następujące zagadnienia:
Dualizm korpuskularno-falowy.
Podstawowe postulaty mechaniki kwantowej.Pojęcie funkcji falowej i gęstości prawdopodobieństwa.
Proste zagadnienia mechaniki kwantowej: nieskończona studnia potencjału, kwantowy oscylator harmoniczny, rotator sztywny. Relacje tych modeli ze zjawiskami spektroskopowymi zachodzącymi w przyrodzie.
Atom wodoru i atomy wieloelektronowe. Kwantowy opis cząsteczki i orbital molekularny.
Powstawanie widm elektronowych.
Efekty fizyczne leżące u podstaw spektroskopii molekularnej, takie jak absorpcja i emisja promieniowania elektromagnetycznego.
Złota reguła Fermiego, momenty przejść, reguły wyboru dla wybranych rodzajów spektroskopii (oscylacyjnej, rotacyjnej, Ramana).
Efekty związane z ograniczeniami przybliżenia oscylatora harmonicznego oraz sztywnego rotatora w zastosowaniu do realnych cząsteczek.
Wnioskowanie o strukturze cząsteczek na podstawie widm oscylacyjno-rotacyjnych.
Wpływ podstawień izotopowych na widma.
Kształt linii widmowych i powstawanie pasm.
Fizyczne podstawy spektroskopii NMR. Zastosowanie NMR w biologii i medycynie.
Spektroskopia mas: jonowy rezonans cyklotronowy.
Efekty fizyczne leżące u podstaw pozytonowej tomografii emisyjnej.

Na ćwiczeniach rozwiązywane będą zadania ilustrujące problemy dyskutowane na wykładzie, np.:
analiza wzorów opisujacych energie oscylatora harmonicznego, rotatora sztywnego, czy atomu wodoru;
przykłady zastosowania tych wzorów do badania właściwości cząsteczek i relacje tych wyników z danymi doświadczalnymi;
podstawienia izotopowe i związane z nimi zmiany widm;
porównanie spektroskopii w podczerwieni i spektroskopii Ramana;
zakresy energii, w których obserwujemy efekty oscylacyjne oraz rotacyjne, rzędy wielkości przesunięć izotopowych;
dyskusja efektów sprzężenia spinowo-spinowego w widmach NMR;
wpływ obecności izotopów na widmo mas;