Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Wstęp do fizyki atomu i cząsteczki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WM-FI-S1-E5-WAC
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Wstęp do fizyki atomu i cząsteczki
Jednostka: Wydział Matematyczno-Przyrodniczy. Szkoła Nauk Ścisłych
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 6.00 LUB 7.00 (w zależności od programu) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Dyscyplina naukowa, do której odnoszą się efekty uczenia się:

nauki fizyczne

Poziom przedmiotu:

podstawowy

Symbol/Symbole kierunkowe efektów uczenia się:

Wykład

FIZ1_W02; FIZ1_W03;

FIZ1_W05; FIZ1_W07;

Ćwiczenia

FIZ1_U01; FIZ1_U03;

FIZ1_U04; FIZ1_U05;

FIZ1_U14; FIZ1_K01;

Wymagania wstępne:

Wymagana jest wiedza wykładana w ramach Fizyki I, II, III, IV, oraz podstaw fizyki kwantowej.

Skrócony opis:

Poziom przedmiotu: podstawowy

Cele przedmiotu: Stosowania fizyki ogólnej i podstaw fizyki kwantowej do opisu i analizy własności atomów i cząsteczek z uwzględnieniem oddziaływania z zewnętrznym polem elektrycznym i magnetycznym.

Pełny opis:

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.

Literatura:

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.

Efekty kształcenia i opis ECTS:

Wykład

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

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

W3 - Zna reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich (FIZ1_W05).

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

Ćwiczenia

U1 - Posiada umiejętność rozumienia i ścisłego opisu widm atomowych i cząsteczkowych (FIZ1_U01).

U2 - Posługuje się aparatem matematycznym i metodami matematycznymi w opisie i modelowaniu zjawisk i procesów fizycznych w atomach (FIZ1_U03).

U3 - Potrafi formułować problem rozpoznania widm atomowych i cząsteczkowych oraz wykorzystywać metodykę obliczeń stanów energetycznych (FIZ1_U05).

U4 - Potrafi wykorzystywać formalizm fizyki kwantowej do opisu stanów energetycznych w atomie wodoru.

U5 - Potrafi samodzielnie zdobywać wiedzę z właściwości atomów i cząsteczek, korzystać z literatury fachowej i specjalistycznych baz danych (FIZ1_U14).

K1 - Zna ograniczenia własnej wiedzy o atomach i cząsteczkach i rozumie potrzebę dalszego kształcenia (FIZ1_K01).

Metody i kryteria oceniania:

Wykład

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

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

W3 - Zna reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich (FIZ1_W05).

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

Ćwiczenia

U1 - Posiada umiejętność rozumienia i ścisłego opisu widm atomowych i cząsteczkowych (FIZ1_U01).

U2 - Posługuje się aparatem matematycznym i metodami matematycznymi w opisie i modelowaniu zjawisk i procesów fizycznych w atomach (FIZ1_U03).

U3 - Potrafi formułować problem rozpoznania widm atomowych i cząsteczkowych oraz wykorzystywać metodykę obliczeń stanów energetycznych (FIZ1_U05).

U4 - Potrafi wykorzystywać formalizm fizyki kwantowej do opisu stanów energetycznych w atomie wodoru.

U5 - Potrafi samodzielnie zdobywać wiedzę z właściwości atomów i cząsteczek, korzystać z literatury fachowej i specjalistycznych baz danych (FIZ1_U14).

K1 - Zna ograniczenia własnej wiedzy o atomach i cząsteczkach i rozumie potrzebę dalszego kształcenia (FIZ1_K01).

Metody i kryteria oceniania:

Dla wykładu:

W1-W4: egzamin ustny

Kryteria oceny efektów kształcenia:

W1

5,0 - weryfikacja wykazuje, że bez uchwytnych niedociągnięć opisuje podstawowe właściwości fizyczne występujące w atomie i cząsteczce.

4,5 - weryfikacja wykazuje, że niemal w pełni opisuje podstawowe właściwości fizyczne występujące w atomie i cząsteczce.

4,0 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu opisuje podstawowe właściwości fizyczne występujące w atomie i cząsteczce.

3,5 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu poprawnie lecz niekonsekwentnie opisuje podstawowe właściwości fizyczne występujące w atomie i cząsteczce.

3,0 - weryfikacja wykazuje, że w większości przypadków opisuje podstawowe właściwości fizyczne występujące w atomie i cząsteczce.

2,0 – weryfikacja nie wykazuje, że opisuje podstawowe właściwości fizyczne występujące w atomie i cząsteczce.

W2

5,0 - weryfikacja wykazuje, że bez uchwytnych niedociągnięć formułuje prawa zachowania dla atomu i cząsteczki.

4,5 - weryfikacja wykazuje, że niemal w pełni formułuje prawa zachowania dla atomu i cząsteczki.

4,0 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu formułuje prawa zachowania dla atomu i cząsteczki.

3,5 – weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu poprawnie lecz niekonsekwentnie formułuje prawa zachowania dla atomu i cząsteczki.

3,0 - weryfikacja wykazuje, że w większości przypadków formułuje prawa zachowania dla atomu i cząsteczki.

2,0 – weryfikacja nie wykazuje, że bez uchwytnych niedociągnięć formułuje prawa zachowania dla atomu i cząsteczki.

W3

5,0 - weryfikacja wykazuje, że bez uchwytnych niedociągnięć określa reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich.

4,5 - weryfikacja wykazuje, że niemal w pełni określa reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich.

4,0 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu określa reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich.

3,5 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu poprawnie lecz niekonsekwentnie określa reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich.

3,0 - weryfikacja wykazuje, że w większości przypadków określa reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich.

2,0 – weryfikacja nie wykazuje, że bez uchwytnych niedociągnięć określa reguły zapełniania powłok elektronowych oraz powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich.

W4

5,0 - weryfikacja wykazuje, że bez uchwytnych niedociągnięć posługuje się zasadami fizyki kwantowej do opisu konfiguracji i właściwości atomów i cząsteczek.

4,5 - weryfikacja wykazuje, że niemal w pełni posługuje się zasadami fizyki kwantowej do opisu konfiguracji i właściwości atomów i cząsteczek.

4,0 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu posługuje się zasadami fizyki kwantowej do opisu konfiguracji i właściwości atomów i cząsteczek.

3,5 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu – z wyraźną przewagą pozytywów – posługuje się zasadami fizyki kwantowej do opisu konfiguracji i właściwości atomów i cząsteczek.

3,0 - weryfikacja wykazuje, że w większości przypadków posługuje się zasadami fizyki kwantowej do opisu konfiguracji i właściwości atomów i cząsteczek.

2,0 – weryfikacja nie wykazuje, że posługuje się zasadami fizyki kwantowej do opisu konfiguracji i właściwości atomów i cząsteczek.

Dla ćwiczeń

U1-U5: weryfikacja ciągła, aktywność na zajęciach, prace domowe, kolokwia

K1 - praca na zajęciach, weryfikacja ciągła, prace domowe

K1:

5.0 - weryfikacja wykazuje, że bez uchwytnych niedociągnięć uczestniczy w zajęciach i odrabia prace domowe

4.5 - weryfikacja wykazuje, że niemal w pełni uczestniczy w zajęciach i odrabia prace domowe

4.0 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu uczestniczy w zajęciach i odrabia prace domowe

3.5 - weryfikacja wykazuje, że w znacznym stopniu poprawnie lecz niekonsekwentnie uczestniczy w zajęciach i odrabia prace domowe

3.0 - weryfikacja wykazuje, że w większości przypadków uczestniczy w zajęciach i odrabia prace domowe

2.0 - weryfikacja nie wykazuje, że uczestniczy w zajęciach i odrabia prace domowe

Praktyki zawodowe:

brak

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/22" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-01-31
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Iaroslav Shopa
Prowadzący grup: Iaroslav Shopa
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Opis nakładu pracy studenta w ECTS:

Wykład

Udział w wykładzie: 30 godz.

Samodzielna praca: 20 godz.

Przygotowanie do weryfikacji : 20 godz.

Konsultacje: 5 godz.

Razem 75 godz. ; 3 ECTS.


Ćwiczenia

Udział w ćwiczeniu: 30 godz.

Samodzielna praca: 20 godz.

Przygotowanie do weryfikacji : 25 godz.

Razem 75 godz. 3 ECTS,

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Skrócony opis:

Poziom przedmiotu: podstawowy

Cele przedmiotu: Stosowania fizyki ogólnej i podstaw mechaniki kwantowej do opisu i analizy własności atomów i cząsteczek

Wymagania wstępne: Fizyka ogólna I, II, III, IV

Pełny opis:

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.

Literatura:

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.

Wymagania wstępne:

Wymagana jest wiedza wykładana w ramach Fizyki I, II, III, IV, oraz podstaw Mechaniki Kwantowej.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)

Okres: 2023-10-01 - 2024-01-31
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Iaroslav Shopa
Prowadzący grup: Iaroslav Shopa
Strona przedmiotu: https://e.uksw.edu.pl/course/view.php?id=39963
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning

Opis nakładu pracy studenta w ECTS:

Wykład

Udział w wykładzie: 30 godz.

Samodzielna praca: 20 godz.

Przygotowanie do weryfikacji : 20 godz.

Konsultacje: 5 godz.

Razem 75 godz. ; 3 ECTS.


Ćwiczenia

Udział w ćwiczeniu: 30 godz.

Samodzielna praca: 20 godz.

Przygotowanie do weryfikacji : 25 godz.

Razem 75 godz. 3 ECTS,

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Skrócony opis:

Poziom przedmiotu: podstawowy

Cele przedmiotu: Stosowania fizyki ogólnej i podstaw mechaniki kwantowej do opisu i analizy własności atomów i cząsteczek

Wymagania wstępne: Fizyka ogólna I, II, III, IV

Pełny opis:

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.

Literatura:

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.

Wymagania wstępne:

Wymagana jest wiedza wykładana w ramach Fizyki I, II, III, IV, oraz podstaw Mechaniki Kwantowej.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie.
ul. Dewajtis 5,
01-815 Warszawa
tel: +48 22 561 88 00 https://uksw.edu.pl
kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.0.4.0-1 (2024-05-13)