Atomová fyzika a elektronová struktura látek

Sylabus

* Atomová struktura látek.

Vývoj atomové teorie, nepřímá evidence z chemie, krystalografie, 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; dvojštěrbinový experiment.

* 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, kvazikrystaly, amorfní látky, skla), reálné krystaly, vztah struktury krystalů a fyzikálních vlastností.

* 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, kvantování energie a momentu hybnosti, spin a Pauliho princip; procházka periodickým systémem a jeho interpretace, atomová spektroskopie, Bohrův model atomu vodíku, vodíku podobné ionty.

* Elektronová struktura soustav mnoha atomů.

Jednoelektronová aproximace - molekulové orbitaly; výpočet dvouatomové molekuly metodou LCAO, hlavních typy chemické vazby, hybridizace orbitalů.

* Elektrony v kovech a polovodičích.

Model volných a téměř volných elektronů; tepelná kapacita vodivostích elektronů; pásová struktura v krystalických látkách.

Anotace

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.