Nazwa przedmiotu: Wstęp do fizyki atomowej i cząsteczkowej Kod

Wypełnia Zespół Kierunku
Nazwa przedmiotu: Wstęp do fizyki atomowej i cząsteczkowej
Kod przedmiotu: 13.2II16AI02_D01
Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot / moduł: Wydział Matematyczno-Fizyczny / Instytut Fizyki / ZFM
Nazwa kierunku: Fizyka
Forma studiów:
Profil kształcenia: A
Specjalność: wszystkie
Status przedmiotu /modułu:
fakultatywny
Język przedmiotu / modułu:
polski
pierwszego stopnia, stacjonarne
Rok / semestr: rok 3, semestr 5
Forma zajęć
Wymiar zajęć
wykład
30
Koordynator przedmiotu / modułu
Prowadzący zajęcia
ćwiczenia
ćwiczenia
laboratoryjne
konwersatorium
seminarium
inne
(wpisać jakie)
15
dr Stanisław Prajsnar
dr Stanisław Prajsnar – wykłady i konwersatoria
Wykłady i konwersatoria mają na celu przedstawienie pojęć, wybranych
metod rachunkowych oraz doświadczalnych podstaw fizyki atomów
i cząsteczek.
Wymagania wstępne
Student zna podstawy fizyki, elementarnej algebry, analizy matematycznej
oraz potrafi korzystać z literatury naukowej w języku polskim i obcym.
Odniesienie do
Odniesienie do
EFEKTY KSZTAŁCENIA
efektów dla
efektów dla
programu
obszaru
1. Student opisuje ważne doświadczenia z fizyki atomowej
K_W02
X1A_W01
Wiedza
i cząsteczkowej oraz interpretuje ich rezultaty.
2. Student definiuje podstawowe pojęcia fizyki kwantowej.
K_W13
X1A_W03
3. Student rozwiązuje problemy fizyczne i stosuje poznane metody
K_U05
X1A_U04
Umiejętności
rachunkowe mechaniki kwantowej oraz analizuje i interpretuje
K_U07
X1A_U01
wyniki obliczeń.
Kompetencje 4. Student dyskutuje i pracuje w zespole oraz zachowuje
K_K03
X1A_K02
społeczne
otwartość na argumenty innych.
TREŚCI PROGRAMOWE
Liczba godzin
Forma zajęć – wykład
1. Doświadczalne podstawy fizyki atomowej i pierwsze modele atomów:
5
spektroskopia atomowa, model atomu wg J.J. Thompsona, doświadczenie Rutherforda i
model planetarny atomu, teoria Bohra i teoria Sommerfelda atomu wodoru,
doświadczenie Francka-Hertza,
2. Wybrane elementy mechaniki kwantowej:
7
dualizm korpuskularno-falowy, funkcja falowa, równanie Schrödingera i stany
stacjonarne, wielkości fizyczne i operatory, zagadnienie własne operatorów
hermitowskich, wartości średnie wielkości fizycznych, zasada nieoznaczoności
Heisenberga, postulaty mechaniki kwantowej, kwantowanie momentu pędu,
doświadczenie Sterna-Gerlacha, spin elektronu,
3. Budowa atomów:
8
atom wodoru w mechanice kwantowej, struktura subtelna i nadsubtelna poziomów
energetycznych atomu wodoru, atom helu - omówienie rozwiązań równania Schrödingera,
zasada Pauliego, atomy wieloelektronowe - konfiguracje elektronów, sprzężenie LS,
budowa układu okresowego pierwiastków, atom w polu magnetycznym - efekt Zeemana,
widma atomowe,
4. Struktura cząsteczek:
10
rozdzielenie ruchu jąder i elektronów - przybliżenie Borna – Oppenheimera, stany
elektronowe cząsteczek, jon cząsteczki wodoru - przybliżenie LCAO, symetrie jonu
cząsteczki wodoru i klasyfikacja orbitali molekularnych, cząsteczka wodoru H2 - teoria
orbitali molekularnych i teoria wiązań walencyjnych, cząsteczki dwuatomowe
homojądrowe i heterojądrowe, hybrydyzacja orbitali atomowych, cząsteczki
wieloatomowe i kierunkowość wiązań chemicznych.
Cel przedmiotu / modułu
Forma zajęć – konwersatorium
1. Model atomu wg Bohra.
2. Komutatory, tożsamości operatorowe, hermitowskość operatorów.
3. Zagadnienie własne operatora hermitowskiego.
4. Kwantowe właściwości momentu pędu.
5. Macierze spinowe Pauliego.
6. Atom wodoru wg Schrödingera.
7. Wyznaczanie termów atomowych.
8. Jon cząsteczki wodoru.
9. Hybrydyzacja orbitali atomowych.
Metody kształcenia
Metody weryfikacji efektów
kształcenia
Forma i warunki zaliczenia
Literatura podstawowa
Literatura uzupełniająca
1
1
2
2
2
2
2
2
1
- wykład: metoda tradycyjna, wspomagana prezentacją multimedialną,
- konwersatorium: praca w grupach (analiza problemów), a następnie przedstawienie
obliczeń na tablicy.
Nr efektu kształcenia
z sylabusa
- egzamin pisemny,
1,2
- sprawdzian z zadań,
3
- obserwacja pracy w zespole,
4
Wykład: egzamin pisemny.
Konwersatorium: zaliczenie sprawdzianów pisemnych.
1. W. Kołos, Chemia kwantowa, PWN, Warszawa 1978.
2. A. Kopystyńska, Wkłady z fizyki atomu, PWN, Warszawa 1989.
3. R. Eisberg, R. Resnick, Fizyka kwantowa, PWN, Warszawa 1983.
4. P. W. Atkins, Molekularna mechanika kwantowa, PWN, Warszawa 1974.
5. H. Haken, H.Ch. Wolf, Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej,
PWN, Warszawa 1998.
6. H. Haken, H.Ch. Wolf, Atomy i kwanty. Wprowadzenie do współczesnej
spektroskopii atomowej, PWN Warszawa 2002.
1. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa
1982.
2. R. McWeeny, Coulsona wiązania chemiczne, PWN, Warszawa 1987.
3. J. Ginter, Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego, PWN, Warszawa
1986.
4. zasoby Internetu.
NAKŁAD PRACY STUDENTA:
Zajęcia dydaktyczne
Przygotowanie się do zajęć
Studiowanie literatury
Udział w konsultacjach
Przygotowanie się do egzaminu / zaliczenia
Inne: egzamin
ŁĄCZNY nakład pracy studenta w godz.
Liczba punktów ECTS
Liczba godzin
45
10
20
9
20
3
107
4