Phenomena and experiments that enabled formulation of principles of quantum mechanics. Elementary quantum mechanics, free electron, hydrogen atom, spin. Interaction of radiation and matter. Crystal structure of solid state, band structure. Electrons in metals and semiconductors. Electronic transitions in low dimensional crystal structures and amorphous solids. Crystal lattice vibrations.
The lecture is aimed at experimentally oriented students of inorganic, organic and analytical chemistry.
Last update: ZUSKOVA (24.01.2003)
Jevy a experimenty, které vedly k formulaci principů kvantové mechaniky. Elementární kvantová mechanika, volný elektron, atom vodíku, spin. Interakce záření s látkou. Krystalová struktura pevných látek, pásová struktura. Vlastnosti elektronů v kovech a v polovodičích. Elektronové přechody v nízkodimenzionálních krystalických strukturách a v amorfních látkách. Kmity krystalové mřížky. Přednáška je cílená zejména pro experimentálně zaměřené posluchače anorganické, organické popř. analytické chemie .
Literature - Czech
Last update: doc. RNDr. Juraj Dian, CSc. (21.01.2016)
1. D. Halliday, R.Resnick, J. Walker, Fyzika, Část 5 - Moderní fyzika, VUTIUM Brno & Prometheus Praha 2000.
2. P. Atkins, J. de Paula, Fyzikální chemie, VŠCHT Praha 2013.
3. J. Pišút, J. Gomolčák, V. Černý, Úvod do kvantovej mechaniky, Alfa Bratislava, 1983.
4. A. Beiser, Úvod do moderní fyziky, Academia Praha 1978.
5. Ch. Kittel, Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha 1985
6. W.J. Moore, Fyzikální chemie, SNTL Praha 1981.
Requirements to the exam - Czech
Last update: doc. RNDr. Juraj Dian, CSc. (13.10.2017)
Zkouška sestává z písemné a ústní části. Písemná část předchází části ústní, její nesplnění znamená, že celá zkouška je hodnocena známkou nevyhověl(a) a ústní částí se již nepokračuje. Nesložení ústní části znamená, že při příštím termínu je nutné opakovat obě části zkoušky, písemnou i ústní. Známka ze zkoušky se stanoví na základě hodnocení písemné a ústní části.
Písemná část zkoušky sestává z pěti příkladů, která korespondují se sylabem přednášky a současně odpovídají tomu, co bylo procvičováno na cvičení.
Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.
Syllabus -
Last update: doc. RNDr. Juraj Dian, CSc. (21.01.2016)
1. Basic properties of electromagnic radiation. Laws of black-body radiation. Photoelectric effect. Bohr's model of atom. De Broglie mass waves, wave-matter duality.
2. Schrödinger equation. Description of physical variables in quantum mechanics, operator concept. Properties and physical meaning of wave function. Hamilton operator. Superposition principle. Heisenberg uncertainty relations. Measurability of physical variables, commutator of operators.
3. Electron in a quantum box. Low dimensional structures, quantum wells, quantum wires, quantum dots.
4. Quantum mechanical description of a free particle. Hydrogen atom, quantum numbers. Angular momentum operator. Magnetic moment of electron. Spin. Bosons and fermions. Pauli principle.
5. Particle on a potential step and a potential barrier. Tunnel effect. Harmonic oscillator.
6. Transitions between quantum states. Interaction of radiation with matter, Fermi golden rule. Uncertainty relations for energy and time. Stimulated absorption and emission, lasers.
7. Crystal structure of solids. Basic crystallographic concepts, Bravais lattices, Wigner-Seitz cell, Miller indexes.
8. Basic properties of Roentgen radiation. Diffraction of Roentgen rays, Bragg's and Laue equations. Spectral properties of Roentgen radiation. Reciprocal vectors, reciprocal space,
9. Brillouin zone, band structure of solids. Metals, semiconductors and isolators. Electrons in metals - Fermi gas of free electrons. Density of states.
10. Electrons in semiconductors - nearly free electron model. Direct and indirect band gap semiconductors. Electronic transitions in semiconductors, concept of hole and exciton. Intrinsic and doped semiconductors
Last update: doc. RNDr. Juraj Dian, CSc. (21.01.2016)
1. Základní vlastnosti elektromagnetického záření. Záření absolutně černého tělesa a fotoelektrický jev. Bohrův model atomu, de Broglieho vlny, dualita vln a částic.
2. Schrödingerova rovnice. Popis fyzikálních veličin v kvantové fyzice. Vlastnosti vlnové funkce, pojem operátoru. Princip superpozice. Heisenbergovy relace neurčitosti. Měřitelnost fyzikálních veličin, komutátor operátorů.
3. Elektron v nekonečně hluboké potenciálové jámě. Nízkodimenzionální struktury, kvantové jámy, kvantové dráty.
4. Volná částice, atom vodíku. Kvantová čísla. Operátor momentu hybnosti. Magnetický moment elektronu. Spin. Vlastnosti souboru částic. Bosony a fermiony, Pauliho princip.
5. Pohyb částice potenciálovým schodem a potenciálovou bariérou. Tunelový jev. Harmonický oscilátor.
6. Přechody mezi kvantovými stavy. Interakce záření s látkou. Relace neurčitosti pro energii a čas. Spontánní a stimulovaná emise, lasery.
7. Krystalová struktura pevných látek. Základní pojmy, Bravaisovy mřížky, Wigner-Seitzova cela, Millerovy indexy.
8. Základní vlastnosti rentgenového záření. Ohyb rentgenových paprsků. Reciproké vektory, pojem reciprokého prostoru, vlnový vektor.
9. Brillouinova zóna, pásová struktura pevných látek. Kovy, polovodiče a izolanty. Elektrony v kovu. Fermiho plyn volných elektronů. Hustota stavů.
10. Elektrony v polovodičích, model téměř volných elektronů. Polovodiče s přímým a nepřímým zakázaným pásem. Pojem díry a excitonu. Vlastní a dotované polovodiče
