PředmětyPředměty(verze: 806)
Předmět, akademický rok 2017/2018
   Přihlásit přes CAS
Fyzika IV (atomová fyzika a elektronová struktura látek) - NOFY025
Anglický název: Physics IV (Atomic Physics and Electronic Structure of Matter)
Zajišťuje: Kabinet výuky obecné fyziky (32-KVOF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2009
Semestr: letní
E-Kredity: 6
Rozsah, examinace: letní s.:3/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. Mgr. Pavel Javorský, Dr.
doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Předměty obecného základu
Anotace -
Poslední úprava: T_KVOF (26.05.2003)

Atomová struktura látek, ukázky struktur molekul a kondensovaných soustav, vztah pozorování atomů a látek v reálném a reciprokém prostoru, částicový a vlnový charakter elektronů a atomů, dynamika jader v soustavách mnoha atomů ,elektronová struktura atomů, elektronová struktura soustav mnoha atomů, elektrony v kovech a polovodičích.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

Atomová struktura látek, ukázky struktur molekul a kondensovaných soustav, vztah pozorování atomů a látek v reálném a reciprokém prostoru, částicový a vlnový charakter elektronů a atomů, dynamika jader v soustavách mnoha atomů ,elektronová struktura atomů, elektronová struktura soustav mnoha atomů, elektrony v kovech a polovodičích.

Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D. (13.10.2017)

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

Podmínky získání zápočtu - docházka na cvičení (povolené max. 3 absence za semestr), aktivní účast na cvičení (řešení příkladů u tabule) 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 zápočtové písemky NENÍ možné, neboť povaha kontroly studia předmětu vylučuje jeho opakování.

Literatura
Poslední úprava: T_KVOF (26.05.2003)

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

Metody výuky
Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

přednáška + cvičení

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D. (13.10.2017)

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.

Sylabus -
Poslední úprava: T_KVOF (26.05.2003)

Atomová struktura látek.
Vývoj atomové teorie, nepřímá evidence z chemie, krystalografie a termiky; přímé metody difrakční, mikroskopické a kontaktní (STM). Pozorování atomů, molekul, povrchů a objemu látek, difrakce rentgenových paprsků, vztah pozorování v reálném a reciprokém prostoru.

Částicový a vlnový charakter elektronů, nukleonů a atomů.
Elektron jako částice, jeho pozorování, aplikace elektronových svazků; vlnové vlastnosti elektronů, de Broglieho vlny, dualita částicového a vlnového charakteru, difrakce elektronů; vlnové vlastnosti masivních částic; popis částic vlnovou funkcí, kanonická interpretace kvantového experimentu.

Struktura molekul a kondenzovaných soustav.
Struktura a symetrie malých molekul, její pozorování v plynech, roztocích a krystalech; geometrický a topologický pohled na kondenzované soustavy (symetrie ideálních krystalů, superstruktury, nesouměřitelné struktury, kvazikrystaly, amorfní látky, skla), reálné krystaly, fyzikální význam poruch; vztah krystalů a technických materiálů.

Dynamika jader v soustavách mnoha atomů.
Kvantový popis soustavy více atomů; adiabatická aproximace - oddělení pohybu elektronů a jader, vibrační a rotační stupně volnosti molekul, využití symetrie, blízké a daleké IČ spektroskopie od molekul k rozlehlým soustavám, vibrace krystalových mřížek, fonony a jejich pozorování v rozptylu neutronů, Einsteinova a Debyeova teorie tepelné kapacity.

Elektronová struktura atomů.
Jádro a elektronový obal; Rutherfordův rozptyl, sloupkový model (jednoelektronová aproximace), efektivní Schrodingerova rovnice pro elektrony, tři pilíře elektronové struktury: kvantování energie a momentu hybnosti, spin a Pauliho princip; procházka periodickým systémem a jeho interpretace,atomová spektroskopie (absorpční a emisní spektrofotometrie jako fingerprinting, analogie absorpce klasickým oscilátorem, s kvantovým dipólovým přechodem a intuitivní formulace Zlatého pravidla, spektra vodíku a jemu podobných atomů).

Elektronová struktura soustav mnoha atomů.
Jednoelektronová aproximace - molekulové orbity; podložení z prvních principů; semiempirické methody, dvouatomové molekuly metodou LCAO ve srovnání se spektroskopickými a termickými údaji, experimentální studium el. struktury molekul, zejména resonančními metodami, interpretace hlavních typů chemické vazby.

Elektrony v kovech a polovodičích.
Model volných elektronů; Fermiho moře, Fermi-Diracovo rozdělení, tepelná kapacita kovu; pásová struktura v krystalických látkách a její studium pomocí rtg a fotoemisní spektroskopie, kovy a nekovy; normální a přechodové kovy - Fermiho plocha; valenční, vodivostní a zakázané pásy, elektrony a díry, efektivní hmotnost.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK