168Opis przedmiotu (sylabusu) na rok akademicki 2009/2010Wydział: <strong>Matematyczno</strong>-<strong>Fizyczny</strong>Jednostka organizacyjna US: Instytut FizykiKierunek / Specjalność: Fizyka / Fizyka medyczna.Rodzaj studiów: studia I stopniaKOD Przedmiotu: Nazwa przedmiotu: Fizyka kwantowa13.2II16C105TrybRok Semestr Rodzaj zajęć:LiczbastudiówgodzinstacjonarnePunktyECTS:TypprzedmiotuJęzykwykładowyniestacjonarneIII 6 wykład 306 konwersatoria 207 obowiązkowy polskiProwadzący przedmiot: dr hab. Jacek StyszyńskiWymagania wstępne: znajomość fizyki ogólnej i mechaniki teoretycznejCele przedmiotu: zrozumienie istoty i probabilistycznej natury zjawisk kwantowych, wykorzystanie formalizmumechaniki kwantowej do opisu zjawisk kwantowychMetody dydaktyczne: klasyczny wykład z kredą przy tablicy z wykorzystaniem współczesnych środków (folie,prezentacja multimedialna) przy dyskusji omawianych wynikówTreści merytoryczne przedmiotu: Fizyczne podstawy mechaniki kwantowej, stara teoria kwantów.Równanie Schrödingera dla jednej cząstki. Interpretacja funkcji falowej, prąd prawdopodobieństwa.Stany stacjonarne. Postulaty mechaniki kwantowej. Operatory hermitowskie i obserwable. Zasadanieoznaczoności Heisenberga. Cząstka swobodna. Paczka falowa cząstki swobodnej. TwierdzenieEhrenfesta. Cząstka w nieskończonej studni potencjału. Bariera potencjału. Tunelowanie. Oscylatorharmoniczny. Orbitalny moment pędu, zagadnienie własne. Rotator. Atom wodoru. Notacja Diraca,przestrzeń Hilberta; operatory- reprezentacja w bazie dyskretnej i ciągłej. Oscylator harmoniczny wreprezentacji liczby obsadzeń. Metoda wariacyjna, metoda Ritza. Rachunek zaburzeń niezależnychod czasu. Rachunek zaburzeń zależnych od czasu. Spin, macierze Pauliego, spinory. RównaniePauliego. Moment pędu, składanie momentów pędu, współczynniki Clebscha-Gordana. Symetrie wmechanice kwantowej. Równanie Diraca.Forma i warunki zaliczenia: egzamin składający się z części pisemnej i ustnejLiteratura podstawowa:R. Liboff, Wstęp do mechaniki kwantowej, PWN Warszawa 1987L. Schiff, Mechanika kwantowa, PWN Warszawa 1977A. Dawydow, Mechanika kwantowa, PWN Warszawa 1967B. Średniawa, Mechanika Kwantowa, PWN Warszawa 1998Literatura uzupełniająca:M. Alonso, H. Valk, Qantum Mechanics: Principles and Applications, Addison-Wesley PublishingCompanyW. A. Harrison, Applied Quantum Mechanics, World Scientific Publishing Co., 2005
169Opis przedmiotu (sylabusu) na rok akademicki: 2009/2010Wydział <strong>Matematyczno</strong>-<strong>Fizyczny</strong> Jednostka organizacyjna US: Instytut FizykiKierunek / Specjalność: Fizyka / Fizyka medycznaRodzaj studiów: studia I stopniaKod Przedmiotu:13.5II16C106Tryb studiów Rok Semestr Rodzaj zajęć:Nazwa przedmiotu: Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałegoLiczbagodzinPunktyECTS:TypprzedmiotuJęzykwykładowystacjonarneniestacjonarneIII5 wykłady 205 ćwiczenia 103przedmiotdo wyborupolskiProwadzący przedmiot: dr Stanisław PrajsnarWymagania wstępne: znajomość podstaw fizyki, metod matematycznych fizyki, mechaniki kwantowejCele przedmiotu: Wykłady i ćwiczenia mają na celu przedstawienie pojęć, metod rachunkowych orazdoświadczalnych podstaw fizyki atomów, cząsteczek i ciała stałego.Metody dydaktyczne: wykład, ćwiczenia rachunkowe, dyskusje na temat praktycznych zastosowań zjawiskatomowych i cząsteczkowych, indywidualne konsultacje.Treści merytoryczne przedmiotu: .Doświadczalne podstawy fizyki atomowej i pierwsze modele atomów:spektroskopia atomowa, doświadczenie Rutherforda i model planetarny atomu, teoria Bohra atomu wodoru, doświadczenieFrancka-Hertza,Wybrane elementy mechaniki kwantowej:dualizm korpuskularno-falowy, funkcja falowa, równanie Schrödingera i stany stacjonarne, wielkości fizyczne i operatory,zagadnienie własne operatorów hermitowskich, wartości średnie wielkości fizycznych, kwantowanie momentu pędu,doświadczenie Sterna-Gerlacha, spin elektronu,Budowa atomów:atom wodoru w mechanice kwantowej, atom helu, zasada Pauliego, atomy wieloelektronowe - konfiguracje elektronów, modelpowłokowy atomu, budowa układu okresowego pierwiastków,Struktura cząsteczek:rozdzielenie ruchu jąder i elektronów - przybliżenie Borna – Oppenheimera, stany elektronowe cząsteczek, jon cząsteczki wodoru- przybliżenie LCAO, symetrie jonu cząsteczki wodoru i klasyfikacja orbitali molekularnych, cząsteczki dwuatomowehomojądrowe i heterojądrowe, hybrydyzacja orbitali atomowych, cząsteczki wieloatomowe i wiązania chemiczne,Podstawy fizyki ciała stałegopasma energetyczne w ciałach stałych (poziom Fermiego, statystyka Fermiego-Diraca, klasyfikacja ciał), struktura krystaliczna(sieć, komórka elementarna, wskaźniki Millera, defekty w kryształach, wiązania międzyatomowe), dyfrakcja promienirentgenowskich, kwantowa teoria przewodnictwa, magnetyczne właściwości ciał stałych.Forma i warunki zaliczenia: wykład - egzamin pisemny,ćwiczenia - ocenianie ciągłe, kolokwia pisemneLiteratura podstawowa:W. Kołos, Chemia kwantowa, PWN, Warszawa 1978.A. Kopystyńska, Wkłady z fizyki atomu, PWN, Warszawa 1989.R. Eisberg, R. Resnick, Fizyka kwantowa, PWN, Warszawa 1983.P. W. Atkins, Molekularna mechanika kwantowa, PWN, Warszawa 1974.H. Haken, H. Ch. Wolf, Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej, PWN, Warszawa 1998.H. Haken, H. Ch. Wolf, Atomy i kwanty. Wprowadzenie do współczesnej spektroskopii atomowej, PWN Warszawa2002.J. Ginter, Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego, PWN, Warszawa 1986.M. N. Rudden, J. Wilson, Elementy fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa 1975.Literatura uzupełniająca:.H. A. Enge, M. R. Wehr, J. A. Richards, Wstęp do fizyki atomowej, PWN, Warszawa 1983.R. McWeeny, Coulsona wiązania chemiczne, PWN, Warszawa 1987.