Vybrané partie z fyziky

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra laserové fyziky a fotoniky

Anotace:

Částicové vlastnosti vln. Vlnové vlastnosti částic. Struktura atomu. Bohrův model atomu. Schrödingerova rovnice. Základní řešení Schrödingerovy rovnice. Kvantová teorie atomu vodíku. Víceelektronové atomy. Atomová spektra. Chemická vazba. Struktura molekul. Molekulová spektra.

Požadavky:

Podmínky zápočtu:

Absolvovat cvičení v předepsaném rozsahu.

Požadavky ke zkoušce:

Splnit podmínky zápočtu, zvládnout odpřednášenou látku.

Osnova přednášek:

1. Experimentální východiska kvantové teorie, Záření absolutně černého tělesa, Klasická teorie záření absolutně černého tělesa, Fotoelektrický jev.

2. Planckova kvantová hypotéza a teorie záření absolutně černého tělesa, Einsteinova fotonová hypotéza a teorie fotoelektrického jevu, Comptonův jev. Vlnové vlastnosti částic, Davissonův-Germerův experiment.

3. Kvantová mechanika, Vlnová funkce, Monochromatické de Broglieho vlny, Vlnové balíky, Princip superpozice. Střední hodnoty a fluktuace polohy a hybnosti, Heisenbergovy relace neurčitosti.

4. Stacionární a nestacionární Schrödingerova rovnice a jejich obecné řešení, Okrajové podmínky, Energetické spectrum.

5. Jednoduché kvantově-mechanické systémy: Volná částice, Jednorozměrná a trojrozměrná pravoúhlá potenciálová jáma nekonečné a konečné hloubky, Lineární harmonický oscilátor, Pole centrálních sil, Jednorozměrná potenciálová bariéra,

6. Přibližné metody v kvantové teorii, Stacionární poruchová teorie, Kvaziklasické přiblížení.

7. Kvantový determinismus, Korespondence mezi klasickou a kvantovou mechanikou, Relace neurčitosti.

8. Spin. Nerozlišitelné částice, Pauliho vylučovací princip.

9. Atomová fyzika, Objev elektronu, Elementární elektrický náboj, Rutherfordův model atomu.

10. Atom vodíku, Kvantová čísla elektronu v atomu.

11. Víceelektronové atomy, Metoda efektivního potenciálu, Výstavba atomového obalu, Metoda slabé vazby, Landého pravidlo intervalů, Vektorový model atomu, Metoda silné vazby.

12. Částice ve vnějším elektromagnetickém poli. Starkův jev, Zeemanův jev, Sternův-Gerlachův pokus, Einsteinův-de Haasův pokus.

13. Zpřesnění popisu spekter atomů.

14. Interakce atomů, Podmínky vzniku chemické vazby, Dvouatomové a víceatomové molekuly.

Osnova cvičení:

Záření černého tělesa. Fotoelektrický jev. Comptonův jev, Jednoduché kvantově-mechanické systémy: Volná částice, Jednorozměrná a trojrozměrná pravoúhlá potenciálová jáma nekonečné hloubky, jednorozměrná pravoúhlá potenciálová jáma konečné hloubky. Průchod částice potenciálovou bariérou. Lineární harmonický oscilátor. Pole centrálních sil. vodíkový atom. Víceelektronové atomy a jejich spektra.

Cíle studia:

Znalosti:

Úvod do atomové a kvantové fyziky. Vlnové vlastnosti částic. Struktura atomu vodíku. Víceelektronové atomy.

Schopnosti:

Porozumění zákonům kvantové mechaniky a jejich aplikacím.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] L. Skála: Úvod do kvantové mechaniky. Academia, Praha 2005.

[2] D. Hrivňák, I. Janeček, R. Kalus: Multimediální kurz atomové a kvantové fyziky. Ostravská Univerzita v Ostravě, 2004. http://artemis.osu.cz/mmfyz/index.htm

[3] S.T. Thornton, A. Rex: Modern Physics for Scientists and Engineers. Brooks Cole; 3 edition, 2005.

Doporučená literatura:

[4] Beiser, A., Úvod do moderní fyziky. Academia, Praha 1978.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: