Oddziaływania molekuł i zimna materia 0800-MOLZIMA

To co jest najważniejsze w fizyce czy też chemii to oddziaływania, czyli różnica między tym jak zachowuje się system, kiedy popatrzymy na niego z punktu widzenia podsystemów.

Przykłady: zwijanie się nici DNA w helisę zależy od subtelnych oddziaływań pomiędzy pierścieniami zasad nukleinowych, dziwne, "kwantowe" własności wody, i mieszanin wody z innymi cieczami.

Na wykładzie zajmiemy się oddziaływaniami typu
- atom-atom, molekuła-molekuła
- atom-światło
po czym przejdziemy to omówienia najnowszych platform symulowania i badania takich systemów, jakimi są ultrazimne atomy i molekuły

Dokładny plan wykładu:
1) Wstęp - rachunek zaburzeń, metoda wariacyjna, problemy do rozwiązania
2) Wstęp - rachunek zaburzeń zależny od czasu, układy w polu zewnętrznym
3) Oddziaływanie elektrostatyczne molekuł
4) Polaryzowalność atomów i molekuł oraz oddziaływania indukcyjne
5) Polazyzowalność dynamiczna, współczynniki van der Waalsa
6) Rachunek zaburzeń z degeneracją i oddziaływanie rezonansowe, ekscytony
7) Całościowe podsumowanie oddziaływań
(2 wykłady)
8) Reakcje chemiczne, proste modele (Langevin, statystyczny, TST)
9) Zderzenia atomów i trochę o molekułach, zastosowania w fizyce atmosfery i astrochemii (2 wykłady)
10) Ultrazimny gaz bozonów / fermionów
11) Symulatory kwantowe, potencjał dipolowy i kontaktowy
12) Jak z atomów robić molekuły

Całkowity nakład pracy studenta

2 h tygodniowo czyli 30 h zajęć 10 h konsultacji z prowadzącym (opcjonalne) nakład pracy własnej: 40 h całkowity nakład pracy studenta 80 h

Efekty uczenia się - wiedza

Po zakończeniu przedmiotu student W1: Poszerzy swoją wiedzę o najnowsze trendy we współczesnej fizyce, zaznajomi się z podstawowymi pojęciami teorii oddziaływań międzycząsteczkowych oraz oddziaływań ze światłem W2: Zrozumie centralną rolę eksperymentu w decydowaniu o przyszłych kierunkach badań w fizyce. Pozna zasady projektowania najnowszych eksperymentów w fizyce atomowej molekularnej, optyce i nanotechnologii W3.Pogłębi wiedzę z zakresu programowania związanego z modelowaniem oddziaływań międzycząsteczkowych oraz poziomów energetycznych molekuł Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia kierunku Fizyka K_W01 K_W02 K_W03 K_W04 K_W09

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Student opanuje posługiwanie się jednostkami stosowanymi w spektroskopii, chemii kwantowej i fizyce AMO U2: Student nauczy się pisać krótkie programy w języku python które dotyczyć będą prostych problemów kwantowych i spektroskopowych (proste widma rotacyjne molekuł i nadsubtelne atomów) odpowiada to efektom K_U01, K_U02, K_U05, K_U06, K_U07

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Student opanuje umiejętność przestudiowania literatury fachowej przed rozwiązaniem problemu K2: Student nauczy się stosować racjonalnie sztuczną inteligencję do rozwiązywania problemów odpowiada to efektom K_K01, K_K03, K_K05 (dla Fizyki i Astronomii)

Metody dydaktyczne

wykład, ćwiczenia przy tablicy, rozwiązywanie zadań z użyciem jupiter notebooków

Metody dydaktyczne eksponujące

- symulacyjna (gier symulacyjnych)

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- opis
- wykład konwersatoryjny

Metody dydaktyczne poszukujące

- projektu
- punktowana
- oxfordzka
- okrągłego stołu

Wymagania wstępne

Fizyka po 1 roku, w szczególności elektryczność i magnetyzm. Fizyka kwantowa wysoce pożądana.

Koordynatorzy przedmiotu

Piotr Żuchowski

Kryteria oceniania

Zaliczenie zajęć na podstawie jednego testu wielokrotnego wyboru (około 25 pytań) na koniec kursu.
Praca na zajęciach może podnieść ocenę o 10% a jest nią: aktywne przychodzenie do tablicy oraz programowanie "na żywo" za prowadzącym.

Oceny końcowe są wystawiane na podstawie pisemnego egzaminu
sprawdzającego efekty uczenia się: W1-W3, U1-U2.
Kryteria oceny osiągnięcia przez studentów wymaganych efektów uczenia się:
50-60% - ocena: 3 (dst)
60-70% - ocena: 3+ (dst+)
70-80% - ocena: 4 (db)
80-90% - ocena: 4+ (db+)
90-100% - ocena 5 (bdb)

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

Lucjan Piela "Idee Chemii Kwantowej"
H Metcalf "Cold atoms"
Anthony Stone "The theory of Intermolecular interactions"

artykuły przeglądowe w "Rev. Mód. Phys." i "Chemical Reviews" dedykowane tematyce.

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-MOLZIMA w USOSweb