Elements of spectra line shapes theory 0800-M-ELSPELIS

Kurs rozszerzający podstawowe wiadomości o oddziaływaniu promieniowania elektromagnetycznego z materią. Poświęcony jest zawansowanym metody opisu kształtów linii widmowych absorbowanych lub emitowanych przez atomy i cząsteczki w fazie gazowej. Przedstawione zostaną najbardziej aktualne podejścia opisu widm molekularnych w fazie gazowej.

Kurs obejmuje następujące zagadnienia:
- stochastyczny opis ruchu zderzających się atomów i cząsteczek
- model miękkich zderzeń zmieniających prędkość
- model twardych zderzeń zmieniających prędkość
- zwężenie Dickiego
- zderzenia zmieniające prędkość i zależne od prędkości rozszerzenie i przesunięcie linii widmowych
- korelacje między zderzeniami zmieniającymi prędkość a zderzeniowym rozszerzeniem i przesunięciem linii widmowych
- zderzeniowe mieszanie wielu linii
- mieszanie linii, zwężenie Dickiego i efekty zależne od prędkości
- całkowy opis zderzeń zmieniających prędkość
- macierzowy opis zderzeń zmieniających prędkość
- model kul bilardowych
- zderzenia zmieniające prędkość, szybkość i kierunek prędkości
- obliczenia kształtu linii ab initio

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli: 33 godz. - udział w wykładach: 30 godz. - udział w egzaminach: 1 godz. - udział w konsultacjach: 2 godz. Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta: 60 godz. - przygotowanie do wykładu: 20 godz. - czytanie literatury: 20 godz. - przygotowanie do egzaminu: 20 godz. Łącznie: 93 godz. (3 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1 (K_W01 - Astronomia; K_W01 - Fizyka; K_W01, K_W04 - Fizyka Techniczna) Na przykładzie pola elektromagnetycznego posiada wiedzę o koncepcji teorii pola w fizyce, jej podstawowych własnościach i konsekwencjach oraz znaczeniu dla postępu nauk ścisłych/przyrodniczych, poznania świata i rozwoju ludzkości W2 (K_W05 - Astronomia; K_W05 - Fizyka; K_W02, K_W04 - Fizyka Techniczna) Posiada wiedzę o wpływie pola elektromagnetycznego na materię i jej własności. W3 (K_W04 - Astronomia; K_W03 - Fizyka; K_W02 - Fizyka Techniczna) Posiada wiedzę o wielkościach fizycznych i ich jednostkach opisujących oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią. W4 (K_W02, K_W03 - Astronomia; K_W04, K_W06 - Fizyka; K_W01, K_W08 - Fizyka Techniczna) Posiada wiedzę o narzędziach matematycznych z zakresu analizy procesów statystycznych i rozwiązywania równań różniczkowych i całkowych. W5 (K_W07 - Astronomia; K_W04, K_W02 - Fizyka; K_W01, K_W08 - Fizyka Techniczna) Rozumie rolę eksperymentu fizycznego dla zrozumienia zjawisk związanych z oddziaływaniem promieniowania elektromagnetycznego z materią.

Efekty uczenia się - umiejętności

U1 (K_U01 - Astronomia; K_U01 - Fizyka; K_U01 - Fizyka Techniczna) Potrafi stosować formalizm matematyczny do opisu oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią. Stosując podstawowe prawa elektromagnetyzmu, mechaniki kwantowej i fizyki statystycznej potrafi udowadniać związki między wielkościami fizycznymi w wybranych przypadkach. U2 (K_U02 - Astronomia; K_U04 - Fizyka; K_U01 - Fizyka Techniczna) Potrafi samodzielnie rozwiązywać zadania i problemy obejmujące oddziaływania elektromagnetyczne, zagadnienia mechaniki kwantowej oraz fizyki statystycznej.

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1 (K_K01 - Astronomia; K_K01 - Fizyka; K_K01 - Fizyka Techniczna) Zna ograniczenia własnej wiedzy i ludzkiego poznania na przykładzie fundamentalnych oddziaływań oraz rozumie potrzebę dalszego kształcenia i prowadzenia badań na tym zagadnieniem. K2 (K_K02, K_K03 - Astronomia; K_K03 - Fizyka; K_K05 - Fizyka Techniczna) Rozumie znaczenie uczciwości w działalności naukowej i profesjonalnej, docenia znaczenie prawnych aspektów własności intelektualnej i zasad etycznych. K3 (K_K04 - Astronomia; K_K04 - Fizyka; K_K02, K_K03 - Fizyka Techniczna) Ma świadomość i zrozumienie społecznych aspektów praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności oraz związanej z tym odpowiedzialnością. Rozumie potrzebę popularyzacji wiedzy i jej krzewienie w świadomości społecznej dla racjonalnego podejmowania decyzji.

Metody dydaktyczne

Wykład informacyjny, wykład konwersatoryjny, wykład problemowy, dyskusja nad rozwiązywanymi problemami.

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące

- klasyczna metoda problemowa

Metody dydaktyczne w kształceniu online

- metody wymiany i dyskusji

Rodzaj przedmiotu

przedmiot fakultatywny

Wymagania wstępne

Fizyka ogólna, mechanika kwantowa, fizyka statystyczna, analiza, algebra.

Koordynatorzy przedmiotu

Roman Ciuryło

Kryteria oceniania

Egzamin ustny przeprowadzony przy użyciu platformy Webex. Na podstawie odpowiedzi na trzy pytania zostanie wystawiona ocena.

Literatura

Stochastic problems in physics and astronomy
By: Chandrasekhar, S
REVIEWS OF MODERN PHYSICS ‏ Volume: ‏ 15 Issue: ‏ 1 Pages: ‏ 0001-0089 Published: ‏ JAN 1943

EFFECT OF COLLISIONS ON DOPPLER BROADENING OF SPECTRAL LINES
By: RAUTIAN, SG; SOBELMAN, II
SOVIET PHYSICS USPEKHI-USSR ‏ Volume: ‏ 9 Issue: ‏ 5 Pages: ‏ 701-& Abstract Number: ‏ A1968-01153 Published: ‏ 1967

IMPACT THEORY FOR DOPPLER AND PRESSURE BROADENING .1. GENERAL THEORY
By: SMITH, EW; COOPER, J; CHAPPELL, WR; et al.
JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER ‏ Volume: ‏ 11 Issue: ‏ 10 Pages: ‏ 1547-& Published: ‏ 1971

IMPACT THEORY FOR DOPPLER AND PRESSURE BROADENING .2. ATOMIC AND MOLECULAR SYSTEMS
By: SMITH, EW; COOPER, J; CHAPPELL, WR; et al.
JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER ‏ Volume: ‏ 11 Issue: ‏ 10 Pages: ‏ 1567-& Published: ‏ 1971

SELF-STRUCTURE FACTOR OF HARD-SPHERE GASES FOR ARBITRARY RATIO OF BATH TO TEST PARTICLE MASSES
By: LINDENFELD, MJ
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS ‏ Volume: ‏ 73 Issue: ‏ 11 Pages: ‏ 5817-5829 Published: ‏ 1980

A MODIFIED BOLTZMANN KINETIC-EQUATION FOR LINE-SHAPE FUNCTIONS
By: BLACKMORE, R
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS ‏ Volume: ‏ 87 Issue: ‏ 2 Pages: ‏ 791-800 Published: ‏ JUL 15 1987

Line mixing sum rules for the analysis of multiplet spectra
By: Pine, AS
JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER ‏ Volume: ‏ 57 Issue: ‏ 2 Pages: ‏ 145-155 Published: ‏ FEB 1997

Dicke narrowing as an example of line mixing
By: Dolbeau, S; Berman, R; Drummond, JR; et al.
PHYSICAL REVIEW A ‏ Volume: ‏ 59 Issue: ‏ 5 Pages: ‏ 3506-3512 Published: ‏ MAY 1999

Collisional Effects on Molecular Spectra: Laboratory Experiments and Models, Consequences for Applications
By: Hartmann, J. M.; Boulet, C.; Robert, D.
COLLISIONAL EFFECTS ON MOLECULAR SPECTRA: LABORATORY EXPERIMENTS AND MODELS, CONSEQUENCES FOR APPLICATIONS ‏ Pages: ‏ 1-411 Published: ‏ 2008
Publisher: ELSEVIER SCIENCE BV, SARA BURGERHARTSTRAAT 25, PO BOX 211, 1000 AE AMSTERDAM, NETHERLANDS

The impact theory of spectral line shapes: a paradigm shift
By: May, A. D.; Liu, W. -K.; McCourt, F. R. W.; et al.
CANADIAN JOURNAL OF PHYSICS ‏ Volume: ‏ 91 Issue: ‏ 11 Special Issue: ‏ SI Pages: ‏ 879-895 Published: ‏ NOV 2013

A generalized speed-dependent line profile combining soft and hard partially correlated Dicke-narrowing collisions
By: Ciurylo, R; Pine, AS; Szudy, J
JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER ‏ Volume: ‏ 68 Issue: ‏ 3 Pages: ‏ 257-271 Published: ‏ FEB 1 2001

Speed-dependent line mixing profiles
By: Ciurylo, R; Pine, AS
JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER ‏ Volume: ‏ 67 Issue: ‏ 5 Pages: ‏ 375-393 Published: ‏ DEC 1 2000

Modeling the spectral line shapes with speed-dependent broadening and Dicke narrowing
By: Shapiro, DA; Ciurylo, R; Jaworski, R; et al.
CANADIAN JOURNAL OF PHYSICS ‏ Volume: ‏ 79 Issue: ‏ 10 Pages: ‏ 1209-1222 Published: ‏ OCT 2001

Solving the line-shape problem with speed-dependent broadening and shifting and with Dicke narrowing. II. Application
By: Ciurylo, R; Shapiro, DA; Drummond, JR; May, AD
PHYSICAL REVIEW A ‏ Volume: ‏ 65 Issue: ‏ 1 Article Number: 012502 Published: ‏ JAN 2002

Velocity-changing collisions in pure H-2 and H-2-Ar mixture
By: Wcislo, P.; Tran, H.; Kassi, S.; et al.
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS ‏ Volume: ‏ 141 Issue: ‏ 7 Article Number: 074301 Published: ‏ AUG 21 2014

Accurate deuterium spectroscopy for fundamental studies
By: Wcislo, P.; Thibault, F.; Zaborowski, M.; et al.
JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER ‏ Volume: ‏ 213 Pages: ‏ 41-51 Published: ‏ JUL 2018

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-M-ELSPELIS w USOSweb