Fizyka kwantowa 2 0800-FIZKW2

http://www.fizyka.umk.pl/~wj/EDU/MK_II/

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.

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)

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

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.

Koordynatorzy przedmiotu

Włodzimierz Jaskólski

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.

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.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-FIZKW2 w USOSweb