Atomic and molecular physics 0800-PA-ATMOLPHY

1. Atomistyczna koncepcja budowy materii - rys historyczny
2. Równanie Schroedingera dla atomów i molekuł
3. Rozdzielenie ruchu jąder i elektronów w cząsteczkach
4. Równanie Schroedingera z hamiltonianem elektronowym dla układów atomowych i molekularnych
5. Metody przybliżonego rozwiązywania równania Schroedingera : metoda wariacyjna i rachunek zaburzeń
6. Przybliżenie jednoelektronowe
- konstrukcja wieloelektronowej funkcji falowej w postaci wyznacznika Slatera
- zastosowanie metody wariacyjnej w modelu jednoelelktronowym - równania Hartree-Focka
7. Efekty korelacji elektronowej - wyjście poza przybliżenie Hartree-Focka
- formalizm drugiej kwantyzacji, techniki wielociałowe i diagramatyczne
- wielociałowy rachunek zaburzeń (rachunek zaburzeń Mollera-Plesseta)
- metoda oddziaływania konfiguracji
- metoda sprzężonych klasterów
- wady i zalety przybliżonych metod opisu korelacji elektronowej (wariacyjność i ekstensywność rozmiarowa metod)
8. Elektronowa korelacja niedynamiczna - wstęp do przybliżonych wieloreferencyjnych metod rozwiązywania równania Schroedingera dla układów atomowych i molekularnych

Całkowity nakład pracy studenta

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

Efekty uczenia się - wiedza

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

Efekty uczenia się - umiejętności

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

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

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).

Metody dydaktyczne

wykład + ćwiczenia

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- klasyczna metoda problemowa
- ćwiczeniowa

Wymagania wstępne

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.

Koordynatorzy przedmiotu

W cyklu 2023/24L:

Piotr Wcisło

W cyklu 2024/25L:

Piotr Wcisło

W cyklu 2022/23L:

Leszek Meissner

Kryteria oceniania

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.

Literatura

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.

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-PA-ATMOLPHY w USOSweb