PřF:F7122 At. výst. rozlehl. syst. (2b) - Informace o předmětu
F7122 Atomární výstavba rozlehlých systémů (2b)
Přírodovědecká fakultajaro 2022
- Rozsah
- 2/1/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
- Vyučující
- prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (přednášející)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (cvičící) - Garance
- prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta - Rozvrh
- Pá 10:00–11:50 Fs1 6/1017, Pá 12:00–12:50 Fs1 6/1017
- Předpoklady
- Navazuje na F5030 (Základy kvantové mechaniky) a F6121 (Základy fyziky pevných látek).
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Cíle předmětu
- Kvantová teorie podává fascinující obraz chování mikročástic. Kromě toho ale dovoluje pochopit, proč a jak se elektrony a jádra sdružují do atomů, atomy pak do molekul a rozlehlých systémů (pevné látky, kapaliny, clustery). Na základě atomového složení a geometrické struktury je dále možné interpretovat nejrůznější vlastnosti látek. Nejde jen o porozumění ,,v principu'', nýbrž o porozumění umožňující teoreticky určovat strukturu a potažmo i jiné vlastnosti látek na kvalitativní a semikvantitativní úrovni (s pomocí fyzikálně průhledných a matematicky vcelku jednoduchých postupů) nebo i velmi přesně (s využitím sofistikovaných ,,ab-initio'' metod, kde nevystupují jiné parametry než celkový počet elektronů a protonová a neutronová čísla zúčastněných jader). Cílem kurzu je přiblížit posluchačům systematickým způsobem základy této oblasti fyziky. Představíme jak fyzikálně velmi názorné elementární modely, tak i některé prvky rigorosní kvantové teorie mnohaelektronových systémů. Výklad bude ilustrován na příkladech ze světa atomů, molekul, ,,klasických'' kondenzovaných látek i moderních materiálů, jejichž fyzikální vlastnosti zatím nejsou uspokojivě objasněny.
- Výstupy z učení
- Po absolvování kurzu by studenti měli být schopni rozumět základním pojmům tohoto odvětví fyziky, používat je při řešení jednoduchých úloh, porovnávat výsledky modelových výpočtů s experimentálními daty a/nebo interpretovat data s využitím modelů.
- Osnova
- I. Atomy.
- 1. Atom H: shrnutí tradiční nauky a relativistické opravy. 2. Atom He a koncept elektronové korelace. 3. Mnohaelektronové atomy. (a) Heuristický přístup: Hatreeho rovnice a stínění interakce mezi elektrony a jádrem. (b) Rigorosní přístup s využitím symetrie a variačního principu. 4. Periodická tabulka: vysvětlení hlavních trendů.
- II. Molekuly.
- 1. Obecné prvky teorie molekul: adiabatická aproximace, Hellmanův-Feynmanův teorém a viriálový teorém. 2. Kvantový popis nejjednodušších molekul a podstata kovalentní vazby.
- III. Rozlehlé systémy.
- Dvě východiska. 1. Pevná látka jako obří molekula. 2. Kondenzovaná látka jako moře elektronů na pozadí jader, zdůvodnění a zobecnění Sommerfeldova modelu. 3. Kvalitativní pohled na projevy Coulombovské interakce v mnohaelektronových systémech. 4. Kvalitativní vysvětlení krystalových struktur prvků a vybraných sloučenin.
- IV. Základní ideje moderních ab-initio metod, zejména metody funkcionálu hustoty.
- Literatura
- PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. Mineola, N.Y.: Dover Publications, 2001, xvi, 599. ISBN 0486414647. info
- LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
- KITTEL, Charles. Úvod do fyziky pevných látek. 1. vyd. Praha: Academia, 1985, 598 s. URL info
- ASHCROFT, Neil W. a N. David MERMIN. Solid state physics. South Melbourne: Brooks/Cole, 1976, xxi, 826 s. ISBN 0-03-083993-9. info
- Výukové metody
- Přednášky a řešení příkladů ve cvičení. Výklad bude ilustrován na příkladech ze světa atomů, molekul, ,,klasických'' kondenzovaných látek i moderních materiálů, jejichž fyzikální vlastnosti zatím nejsou uspokojivě objasněny.
- Metody hodnocení
- Kurz je ukončen zkouškou, která má písemnou část (vědomostní test) i ústní část. Písemná část je hodnocena dle získaného počtu bodů, podmínkou úspěšného ukončení zkoušky je získání alespoň poloviny bodů z celkového počtu. Při ústní zkoušce studenti zodpoví 3-5 otázek týkajících se předmětu kurzu. Celkové hodnocení zkoušky odráží stupeň pochopení základů a jejich aplikací. Účast na cvičeních je povinná. Podmínkou přístupu ke zkoušce je vyřešení stanoveného počtu příkladů (2 až 3) během semestru.
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (jaro 2022, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2022/F7122