Introduction to atomic and molecular physics WM-FI-S1-E5-WAC
Lectures (WYK) Winter semester 2023/24

Literatura obowiązkowa

1. Fizyka doświadczalna : podręcznik dla studentów szkół wyższych. Cz. 5, Fizyka atomu / Szczepan Szczeniowski. Warszawa : PWN; 1973.

2. Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego / Andrzej Twardowski. Warszawa : UW; 2002

3. H.Haken, H.Ch.Wolf, Atomy i kwanty: wprowadzenie do współczesnej spektroskopii atomowej, PWN 2002 (wydanie 2).

4. D.Halliday, R.Resnick, J.Walker, Podstawy fizyki, t.5, PWN 2005.

5. Samuel J. Ling, Jeff Sanny, William Moebs, Fizyka dla szkół wyższych. Tom III. OpenStax Polska. 2018.

Literatura uzupełniająca

Materiały zamieszczone na platformie e-learningowej.

W1 - Zna istotę podstawowych zjawisk fizycznych występujących w atomie (FIZ1_W02).

W2 - Zna najważniejsze prawa zachowania dla atomu (FIZ1_W03).

W3 - Wie na czym polega ścisły opis modelu atomu Bohra (FIZ1_W05).

W4 - Zna podstawowe zasady fizyki kwantowej i ich zastosowanie do opisu struktury i właściwości atomów i cząsteczek (FIZ1_W07).

Egzamin podstawowy i poprawkowy odbywa się w sesji egzaminacyjnej, ma formę pisemnej. Obejmuje wiedzę z wykładów oraz zalecanej literatury, zaliczenie ćwiczeń i aktywność.

1) Egzamin pisemny, 3 zadania z tematów wykładów, 3 x 10 p = 30 p.

2) Ocena za ćwiczenia - 10 p.

3) Rozmowa po złożeniu pracy pisemnej. Maksymalna ilość punktów - 10 p.

Maksymalna suma punktów 50.

Algorytm wyliczenia oceny:

26-30 p (51-60% maksymalnej ilości punktów) - ocena: 3

31-35 p (61-70%) - ocena: 3+

36-40 p (71-80%) - ocena: 4

41-45 p (81-90%) - ocena: 4+

46-50 p (91-100%) - ocena 5

1.Wstęp. Atomizm materii. Odkrycie elektronu. Model atomu wg J.J. Thomsona. Eksperyment Millikana.

2.Doświadczenie Rutherforda. Promień jądra. Model planetarny atomu.

3.Postulaty Bohra. Liczba kwantowa. Stany energetyczne i widmo atomowe wodoru. Serie widmowe. Stała Rydberga.

4.Jony wodoropodobne. Teoria Sommerfelda atomu wodoru. Azymutalna liczba kwantowa. Stała struktury subtelnej.

5.Doświadczenie Francka-Hertza. Zjawisko fotoelektryczne. Promienie X (Roentgena). Wzór Bragga. Zjawisko Comptona.

6.Fale de Broglie’a. Pakiet falowy. Prędkość grupowa. Interpretacja probabilistyczna funkcji falowej. Zasada nieokreśloności Heisenberga.

7.Cząstka w studni potencjału. Równanie Schrödingera. Operator Hamiltona. Operatory po-łożenia i pędu. Funkcja własna i wartość własna.

8.Teoria kwantowa atomu wodoru. Liczby kwantowe.

9.Atom o dwu elektronach. Atom helu. Atomy wieloelektronowe. Struktura powłokowa. Zakaz Pauliego. Orbitalny moment pędu.

10.Moment magnetyczny elektronu. Magneton Bohra. Spin elektronu. Doświadczenie Sterna i Herlacha.

11.Całkowity moment pędu. Sprzężenie spin-orbita. Kolejność zapełniania orbitali elektronowych. Oznaczenie termów. Sprzężenie L-S. Sprzężenie j-j.

12.Reguły wyboru. Struktura subtelna i nadsubtelna w atomie wodoru. Zjawisko Zeemana w teorii klasycznej. Atom w polu elektrycznym. Zjawisko Starka.

13.Widma promieniowania rentgenowskiego. Prawo Moseleya. Absorpcja i monochromatyzacja promieniowania rentgenowskiego.

14.Oddziaływania między atomami. Cząsteczki (molekuły), wiązanie kowalencyjne i jonowe. Ruch oscylacyjny. Ruch rotacyjny. Liczby kwantowe, reguły wyboru. Widma cząsteczek.

15.Laser. Schematy procesu pompowania w laserze helowo-neonowym. Równania bilansu. Warunek akcji laserowej.

Metody dydaktyczne dla wszystkich efektów uczenia się: wykład informacyjny.