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)
|
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 |
Przejdź do planu
PN WYK
CW
WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 30 godzin
Wykład, 30 godzin
|
|
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 |
Przejdź do planu
PN WT WYK
CW
ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 30 godzin
Wykład, 30 godzin
|
|
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. |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie.