Wstęp do fizyki atomowej i molekularnej

Transkrypt

1 Wstęp do fizyki atomowej i molekularnej Atom wodoropodobny: struktura prosta, struktura subtelna atomu wodoru, znaczenie liczb kwantowych stanów elektronowych, oddziaływanie atomu z polami magnetycznym. Atom wieloelektronowy wpływ oddziaływań między elektronami na strukturę poziomów elektronowych, reguły Hunda. Cząsteczki - teoria orbitali molekularnych, struktura cząsteczek w relacji do hybrydyzacji orbitali atomowych. Spektroskopia molekularna: adsorpcja w podczerwieni rozpraszanie ramanowskie luminescencja Oddziaływania międzymolekularne dipolowe van der Waalsa 1. H. Haken, H. C. Wolf, Atomy i kwanty. Wprowadzenie do współczesnej spektroskopii atomowej, Warszawa PWN, H. Haken, H. C. Wolf, Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej, Warszawa PWN 1998.

2 Wstęp do fizyki jądra atomowego Stan obecny fizyki jądrowej. Własności jąder. Siły jądrowe. Reakcje jądrowe. Naturalne źródła promieniotwórcze. Szeregi promieniotwórcze. Przemiany promieniotwórcze. Prawa rozpadu, aktywność, dawki promieniowania. Ochrona przed promieniowaniem.

3 Wstęp do fizyki cząstek elementarnych Ogólne wiadomości o oddziaływaniach fundamentalnych; atomy, jądra, cząstki elementarne - skala energii i odległości Eksperymenty w fizyce cząstek Antymateria Elektrodynamika bezspinowych cząstek Opis cząstek ze spinem, równanie Diraca Elektrodynamika cząstek o spinie ½ Badanie struktury hadronówmodel standardowy - chromodynamika kwantowamodel standardowy - oddziaływania słabe Problemy oddziaływań fundamentalnych, które do tej pory nie są rozwiązane; perspektywy, prowadzone i planowane eksperymenty F. Halzen and A. D. Martin: Quarks and Leptons D. H. Perkins: Introduction to High Energy Physics, E. Leader and E. Pradazzi: An Introduction to Gauge Theories and the New Physics, I. J. R. Aitchison and A. J. G. Hey: Gauge Theories in Particle Physics, D. Griffiths Introduction to Particle Physics A. Seiden Particle Physics

4 Wstęp do astrofizyki Podstawowe parametry gwiazd i sposoby i wyznaczania: masa, promień, jasność, moc promieniowania, odległość Równanie równowagi hydrostatycznej Kolaps grawitacyjny skala czasowa swobodnego spadku - Twierdzenie o wiriale: układ cząstek nierelatywistycznych i relatywistycznych Powstanie gwiazd warunki niezbędne do wystąpienia kolapsu grawitacyjnego Kontrakcja proto-gwiazdy Czy każda kontrakcja prowadzi do powstania gwiazdy - Równania stanu w astrofizyce: gaz doskonały klasyczny, gaz zdegenerowany, gaz fotonowy Pojęcie koncentracji kwantowej Równanie Sahy Równanie Boltzmanna Jonizacja w gwiazdach: atmosfera, wnętrze gwiazdach Klasyfikacja widmowa gwiazdach Klasy jasności gwiazdach Dlaczego maksimum natężenia linii serii Balmera występuje dla typu widmowego A Transport energii w gwiazdach: dyfuzja fotonów, konwekcja Gradienty temperatury w gwiazdach, warunek na wystąpienie konwekcji w gwieździe Reakcje termojądrowe w gwiazdach Palenie wodoru Palenie helu Ciśnienie w centrum gwiazdy, graniczna masa Chandrasekhara Charakterystyka gromad gwiazdach Diagram HR Ścieżka ewolucyjna gwiazd o małych masach Chłodzenie białych karłów Ewolucja gwiazd masywnych Charakterystyka gwiazd neutronowych Układ planetarny budowa i ewolucja Budowa Galaktyki Problem ciemnej materii Nukleosynteza kosmiczna Klasyfikacja galaktyk Wielkoskalowa struktura Wszechświata

5 Wstęp do fizyki fazy skondensowanej Wiązania w ciele stałym rodzaje wiązań, charakterystyczne cechy Struktura krystaliczna, typy struktury, sieć odwrotna, metody badania struktury krystalicznej Drgania sieci krystalicznej, fonony, właściwości termodynamiczne ciał stałych Model elektronów swobodnych i związane z nim właściwości ciał stałych, przewodnictwo elektryczne, ciepło właściwe Struktura pasmowa podstawy modelu prawie swobodnych elektronów i modelu ciasnego wiązania Półprzewodniki, rodzaje, opis, podstawy fizyki złącza p-n Nadprzewodnictwo, podstawy zjawiska i modelu BCS, nadprzewodniki wysokotemperaturowe Właściwości dielektryczne ciał stałych, ferroelektryki Podstawy magnetyzmu materii, magnetyzm elektronów swobodnych/zlokalizowanych, uporządkowanie magnetyczne, rezonans magnetyczny Operatory kreacji i anihilacji Reprezentacje Blocha oraz Wanniera oraz transformacje między nimi Kondensacja Bosego-Einsteina Podstawowe informacje o modelach Isinga, Heisenberga oraz Hubbarda Przybliżenie średniego pola i jego ograniczenia na podstawie dokładnego rozwiązania modelu Isinga w jednym wymiarze Wzbudzenia kolektywne w układach magnetycznych 1. C. Kittel Wstęp do Fizyki Ciała Stałego PWN 2. H. Ibach, H. Lüth Fizyka Ciała Stałego PWN 3. N.W. Aschcroft, N.D. Mermin Fizyka Ciała Stałego PWN

6 Wybrane zagadnienia z fizyki kwantowej i statystycznej Eksperymenty prekwantowe: promieniowanie ciała doskonale czarnego, efekt fotoelektryczny, promienie X; Model atomu Bohra, liczby kwantowe, zasada korespondencji; Falowe własności materii: fale De Brogile a, zasada nieokreśloności, interpretacja kopenhaska; Równanie Schroedingera, obserwable, stany stacjonarne, rozwiązania r. Schr. dla studni i bariery potencjału, oscylatora, tunelowanie, degeneracja; Atom wodoru, liczby kwantowe, efekt Zeemana, spin, reguły wyboru, superpozycja stanów; Atomy wieloelektronowe, zakaz Pauliego, układ okresowy, moment pędu, oddziaływanie spin-orbita, reguły Hunda; Molekuły, typy wiązań chemicznych, powłoki elektronowe, stany drgające i rotacyjne; Paradoksy i zastosowania mechaniki kwantowej: stany splątane, EPR, kot Schroedingera, twierdzenia Bella, kryptografia i komputery kwantowa; Przestrzeń fazowa, ergodyczność, równanie Liouville'a; Zespoły statystyczne mikrokanoniczny, kanoniczny, wielki rozkład kanoniczny; Rozkłady Maxwella i Maxwella-Boltzmana; Elementy fizyki statystycznej układów kwantowych (operator statystyczny, równanie von Neumanna, zespoły statystyczne) 1. C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloe; Quantum mechanics, John Wiley & Sons, New York 1977; 2. Kacper Zalewski; Wykłady z nierelatywistycznej mechaniki kwantowej; 3.

7 Metody matematyczne i fizyczne w ekonofizyce Gry dwuosobowe o sumie zerowej - punkty siodłowe oraz dominacje, rozwiązania w strategiach prostych i mieszanych Ogólna metody rozwiązania gier typu (mxn) o sumie zerowej Gry dwuosobowe o sumie niezerowej strategie wyrównujące, bezpieczeństwa i kontrbezpieczne, twierdzenie Nasha Gry w postaci ekstensywnej i macierzowej Kooperacja czy odmowa: dylemat więźnia i turnieje Axelroda Gry wieloosobowe w postaci funkcji charakterystycznej, wieloosobowy dylemat więźnia Poszukiwanie sprawiedliwego podziału, jądro gry, wartość Shapleya, nukleolus 1. P. Straffin Teoria gier; Wydawnictwo naukowe Scholar, W-wa 2001