Physics IV (Atomic Physics and Electronic Structure of Matter) - NOFX025
Title: Fyzika IV (atomová fyzika a elektronová struktura látek)
Guaranteed by: Student Affairs Department (32-STUD)
Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
Actual: from 2019
Semester: summer
E-Credits: 6
Hours per week, examination: summer s.:3/1, C+Ex [HT]
Capacity: unlimited
Min. number of students: unlimited
4EU+: no
Virtual mobility / capacity: no
State of the course: taught
Language: Czech
Teaching methods: full-time
Teaching methods: full-time
Is provided by: NOFY025
Guarantor: prof. Mgr. Pavel Javorský, Dr.
doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D.
Classification: Physics > General Subjects
Pre-requisite : {NXXX005, NXXX006}
Incompatibility : NOFY025
Interchangeability : NOFY025
Is interchangeable with: NOFY025
Opinion survey results   Examination dates   SS schedule   Noticeboard   
Annotation -
Atomic structure of matter, examples of structure of molecules and solids, relation of observations in real and reciprocal space, particle character and wave character of electrons and particles (atoms, molecules), atomic vibrations in many atom systems, electronic structure of atoms, electronic structure many atom systems, electrons in metals and semiconductors.
Last update: T_KVOF (26.05.2003)
Aim of the course -

Atomic structure of matter, examples of structure of molecules and solids, relation of observations in real and reciprocal space, particle character and wave character of electrons and particles (atoms, molecules), atomic vibrations in many atom systems, electronic structure of atoms, electronic structure many atom systems, electrons in metals and semiconductors.

Last update: T_KVOF (28.03.2008)
Course completion requirements - Czech

Předmět je zakončen zápočtovou písemkou a ústní zkouškou. Účast na zkoušce je podmíněna získáním zápočtu.

Vzhledem k aktuální situaci mění se podmínky získání zápočtu takto: aktivní účast na cvičení (vyřešení cvičím zadaných příkladů) a úspěšně složení závěrečné písemky. Písemka sestává z příkladů odpovídají příkladům řešených během semestru. Úspěšné složení písemky je dáno vyřešením (N-1) příkladů z N zadaných. Opakování zápočtu NENÍ možné, neboť povaha kontroly studia předmětu vylučuje jeho opakování.

Je pravděpodobné, že se značná část zkoušek či zápočtů může konat distanční formou. Závisí to na vývoji aktuální situace a o jakékoli změně budete včas informováni.

Last update: Daniš Stanislav, doc. RNDr., Ph.D. (24.04.2020)
Literature - Czech

S. Daniš: Atomová fyzika a elektronová struktura látek, Matfyzpress, Praha, 2019

C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha 1985

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fyzika, část 5: Moderní fyzika, VUTIUM Brno 1997

V. Valvoda, M. Polcarová, P. Lukáč: Základy strukturní analýzy, UK Praha 1992

N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Solid State Physics, Saunders College, Philadelphia 1976

V. Kalous: Jak moderní chemie zkoumá strukturu molekul, SNTL Praha 1983

I. Úlehla, M. Suk, Z. Trka: Atomy, jádra, částice, Academia Praha 1990

A. I. Anselm: Úvod do teorie polovodičů, Academia Praha 1976

Last update: Daniš Stanislav, doc. RNDr., Ph.D. (14.06.2019)
Teaching methods - Czech

přednáška + cvičení

Last update: T_KVOF (28.03.2008)
Requirements to the exam - Czech

Zkouška z předmětu je ústní, to však nevylučuje, že během ústní části nebude student požádán o vyřešení příkladu, resp. nástin řešení. Podmínkou účasti na zkoušce je udělení zápočtu. Požadavky k ústní zkoušce odpovídají sylabu předmětu a rozsahu, kterým byl prezentován na přednášce.

Last update: Daniš Stanislav, doc. RNDr., Ph.D. (13.10.2017)
Syllabus -
Atomic structure of matter.
Evolution of the atomic theory, indirect evidence from chemistry and crystallography; diffraction and microscopic methods, STM. Observation of atoms, molecules, surfaces and volume of matter, x-ray diffraction, relation of observations in real and reciprocal space.

Particle and wave character of electrons and atoms.
Electron as a particle, its observation, the applications of an electron beam; wave properties of electrons, de Broglie waves, dualism of the particle and wave character, electron diffraction; wave properties of large particles; double-slit experiment.

Structure of molecules and solids.
The structure and the symmetry of small molecules, its observation in gases, solutions and crystals; geometry and topology of solids (the symmetry of ideal crystals, quasi-crystals, amorphous materials, glasses), real crystals, relation between crystal structure and physical properties.

Dynamics of nuclei in many-atom systems.
quantum description of many-atom systems; adiabatic approximation - separation of the motion of the electrons and the nuclei, vibrational and rotational degrees of freedom of the molecules, symmetry, IR spectroscopy of molecules and extended systems, lattice vibrations in crystals, phonons and their observation by neutron scattering, the Einstein and Debye specific heat theories.

The electronic structure of atoms.
Nucleus and electrons; Rutherford scattering, one-electron approximation, effective Schrodinger equation for electrons, quantum description of energy and momentum, spin and Pauli principle; walk through the periodic system and its interpretation, atomic spectroscopy, Bohr's model of hydrogen, hydrogen-like ions.

Electronic structure of many atom systems.
One-electron approximation - molecular orbital; two-atomic molecules by the LCAO method, main types of the chemical bonds, orbital hybridization.

Electrons in metals and semiconductors.
Free and nearly free electron approximation; heat capacity contribution of conduction electrons; band structures in crystalline materials

Last update: Daniš Stanislav, doc. RNDr., Ph.D. (14.06.2019)