Σελίδα Μαθήματος : Ατομική και Μοριακή Φυσική

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος
1. Μετά την επιτυχή περάτωση των σπουδών στο μάθημα αυτό ο φοιτητής/τρια θα έχει αποκτήσει βασικές γνώσεις σχετικά με τις βασικές αρχές της Ατομικής και Μοριακής δομής όπως τις μελετά η μοντέρνα Φυσική, ξεκινώντας με μια επισκόπηση του χειρισμού των θεμάτων αυτών από την κλασική Φυσική. Επίσης αποκτά γνώσεις για εφαρμογή σε πολλά σύγχρονα ερευνητικά πεδία όπως: Φωτονική και LASER, εφαρμογές σε πολυμερή, φωτοβολταϊκά όλων των ειδών, Υλικά για ενεργειακές εφαρμογές, βιοϋλικά, Αστροφυσική κ. α.
2. Θα είναι σε θέση να κάνει υπολογισμούς προκειμένου να απαντήσει σε προβλήματα που σχετίζονται με την θεωρία του μαθήματος και τις αντίστοιχες εφαρμογές που παραθέσαμε πριν.

Δεξιότητες
Γενικές: Βασική γνώση του αντικειμένου
Ικανότητα ανάλυσης του προβλήματος & σύνθεσης των στοιχείων που οδηγούν στη λύση του.
Εφαρμογή της θεωρητικής γνώσης στην πράξη
Διεπιστημονικότητα
Προφορική και γραπτή επικοινωνία
Γνώση δεύτερης γλώσσας και αντίστοιχης επιστημονικής ορολογίας.
Ειδικές: Ικανότητας εκτίμησης καταστάσεων και μεγεθών.
Εννοιολογική γνώση και κατανόηση.
Βιβλιογραφική και έρευνα πηγών στις βιβλιοθήκες και στο διαδίκτυο.
Ικανότητα ερμηνείας φαινομένων & διεργασιών, με τη χρήση μοντέλων.
Ικανότητα ερμηνείας φασματοσκοπικών πειραματικών δεδομένων.

Προαπαιτήσεις
Γνώσεις Κβαντικής Φυσικής, Ηλεκτρομαγνητισμού.

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος
Ατομική Φυσική: Κλασσική αντιμετώπιση της εκπομπής ακτινοβολίας.
Η εξίσωση του Schrodinger και το άτομο του Υδρογόνου.
Μεταβάσεις μεταξύ των ενεργειακών σταθμών & εκπομπή ακτινοβολίας. Κβαντική θεώρηση των ακτινοβολούντων διπόλων - Ηλεκτροδιπολικές μεταβάσεις & μεταβάσεις ανωτέρας τάξεως. Μέσος χρόνος ζωής του ατόμου στη διεγερμένη στάθμη. Εύρος και σχήμα των φασματικών γραμμών. Φυσικό πλάτος γραμμής και αιτίες διεύρυνσης.
Το μοντέλο των φλοιών και τα άτομα των αλκαλίων. Προσέγγιση κεντρικού πεδίου. Περιοδικός πίνακας. Ενεργά δυναμικά.
Λεπτή υφή. Αλληλεπίδραση σπιν-τροχιάς. Συνολική στροφορμή.
Σύζευξη LS και jj. Υπερλεπτή υφή.
Επίδραση εξωτερικών πεδίων στο άτομο. Φαινόμενα Zeeman, Paschen-Back & Stark. Ασκήσεις.
Μοριακή Φυσική: Αδιαβατική Προσέγγιση. Θεώρημα Hellman - Feynman. Θεώρημα Virial. Εισαγωγή στην Κβαντομηχανική θεωρία του χημικού δεσμού. Μόριο H2. Μέθοδος Heitler - London και μέθοδος μοριακών τροχιακών. Ομοιοπολικός δεσμός. Ηλεκτρόνιο μέσα σε αξονικά συμμετρικό πεδίο. Περιγραφή διατομικών μορίων με τη μέθοδο των μοριακών τροχιακών. Συμβολισμός καταστάσεων διατομικών μορίων. Ολική στροφορμή ηλεκτρονίων - πολλαπλή υφή. Ετεροπυρηνικά διατομικά μόρια. Ετεροπολικός δεσμός. Πολυατομικά μόρια - ορίζουσα Stater. Υβριδισμός των ατομικών τροχιακών. Συζυγή μόρια. Δεσμός υδρογόνου. Αλληλεπίδραση van der Waals. Περιστροφή και ταλάντωση των διατομικών μορίων. Φάσματα περιστροφής. Φάσματα ταλαντώσεως. Φάσματα περιστροφής - ταλαντώσεως. Τρόποι ταλαντώσεως πολυατομικών μορίων. Φάσματα Raman. Μοριακές ηλεκτρονικές στάθμες. Αρχή Franck - Condon. Αποδιέγερση των μορίων - εκπομπή ακτινοβολίας. Ενέργεια ιονισμού και ηλεκτρονική συγγένεια των μορίων.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι
Διαλέξεις, Καθοδηγούμενη μελέτη.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης
Συμμετοχή στο μάθημα, Επίδοση στα γραπτά τεστ.
Γραπτή εξέταση
Παρουσίαση θέματος(project) σχετικού με το περιεχόμενο του μαθήματος.

Γλώσσα διδασκαλίας
ΕΛΛΗΝΙΚΗ (δυνατότητα στην Αγγλική).

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη
A.M. Fox. Atomic Physics, www.mark-fox.staff.shef.ac.uk/PHY332/
Σ. Τραχανά: Κβαντομηχανική Ι, Πανεπ. Εκδ. Κρήτης, 2005
W. Demtroder: Atoms, Molecules & Photons, Springer-Verlang. 2006
"Εισαγωγή στη Μοριακή Φυσική", Π. Γιαννούλη.
"Structure of Molecules and the Chemical bond", Y. K. Syrkin and M. E. Dyatkina, N. Y. Dover.
"Quantum Theory of Molecular Electronic Structure Benjamin", του R. G. Parr.
"Spectra of Diatomic Molecules", (I), G. Herzberg.
"Infrared and Raman Spectra" (II), G. Herzberg.