- •1. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •2. Содержание дисциплины
- •2.1. Лекции Семестр № 7
- •2.2. Лабораторные работы
- •2.3. Практические занятия Семестр № 7
- •2.4. Самостоятельная работа Семестр №7
- •4. Рекомендуемая литература
- •4.1 Основная литература
- •4.2 Дополнительная литература
- •5. Программные средства
Министерство образования и науки Российской Федерации
Иркутский государственный технический университет
Физико-технический институт
Кафедра квантовой физики и нанотехнологий
УТВЕРЖДАЮ
Председатель
Методической комиссии ФТИ
____________________________
________________/Казаков К.В./
«___»_________________20___г.
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА МОЛЕКУЛ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Укрупненная группа направлений и специальностей |
210000 Электронная техника, радиотехника и связь |
Направление подготовки: |
210600 Нанотехнология |
Специальность: |
210602 Наноматериалы |
Специализация: |
|
Разработал: К. В. Казаков, доктор ф.-м. н., профессор кафедры квантовой физики и нанотехнологий
№ п.п. |
На учебный год |
ОДОБРЕНО на заседании кафедры |
УТВЕРЖДАЮ заведующий кафедрой |
||
|
|
Протокол |
Дата |
Подпись |
Дата |
1 |
20___-20___ |
№___ |
«__»_____20__г. |
|
«__»_____20__г. |
2 |
20___-20___ |
№___ |
«__»_____20__г. |
|
«__»_____20__г. |
3 |
20___-20___ |
№___ |
«__»_____20__г. |
|
«__»_____20__г. |
4 |
20___-20___ |
№___ |
«__»_____20__г. |
|
«__»_____20__г. |
5 |
20___-20___ |
№___ |
«__»_____20__г. |
|
«__»_____20__г. |
Иркутск
20__ г.
1. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы |
Всего часов |
Семестр |
№ 7 |
||
1 |
2 |
3 |
Общая трудоемкость дисциплины |
120 |
120 |
Аудиторные занятия |
68 |
68 |
Лекции |
34 |
34 |
Практические занятия |
34 |
34 |
Самостоятельная работа |
52 |
52 |
Вид итогового контроля |
Экзамен КП |
Экзамен КП |
2. Содержание дисциплины
2.1. Лекции Семестр № 7
№ п.п |
Раздел дисциплины |
Кол-во часов |
|
Повторение |
1 |
|
Повторение основ квантовой механики. Причины появления квантовой механики. Понятие квантового состояния. Свойства квантовых состояний. Сравнение евклидова и гильбертова пространства. Линейные операторы, их место в квантовой механике и свойства линейных операторов. Квантовые представления. Фундаментальный коммутатор. Неопределенность Гейзенберга. Уравнение Шредингера. Уравнение Гейзенберга. Момент импульса и его свойства. Спин и его свойства. Полный момент и его свойства. Водородоподобный атом. Состояния атомов. Гармонический осциллятор. Метод теории возмущений. Атом в электрическом и магнитном полях. |
1 |
1 |
Введение |
4 |
1.1. |
Виды движения в молекуле. Энергия молекулы (виды взаимодействий и их энергии внутри молекулы). Порядок величин энергии в молекуле |
1 |
1.2. |
Явный вид электронно-колебательной энергии (разложение энергии по колебательной координате для двухатомного и многоатомного случаев). Кривая потенциальной энергии и ее основные особенности (минимум, поведение около нуля и бесконечности). |
1 |
1.3. |
Колебательно-вращательная энергия. Количество колебательных и вращательных степеней свободы. |
1 |
1.4. |
Гамильтониан молекулы с учетом всех возможных энергий. |
1 |
2 |
Основы молекулярной спектроскопии |
4 |
2.1. |
Электромагнитное излучение. Шкала электромагнитных волн. Спектральные области. |
1 |
2.2. |
Принцип работы спектрометра. Чувствительность и разрешающая сила спектрометра. |
1 |
2.3. |
Понятие спектра. Характеристики спектральной линии (положение линии, ширина линии, интенсивность). |
1 |
2.4. |
Спектры основных типов молекул (двухатомные молекулы, линейные молекулы, молекулы типа симметричного волчка, молекулы типа сферического волчка, молекулы типа асимметричного волчка) и их характерные особенности. |
1 |
3. |
Симметрия равновесной конфигурации молекул |
5 |
3.1. |
Геометрическая структура равновесной конфигурации (понятие равновесной конфигурации, геометрические параметры молекулы). |
1 |
3.2. |
Основные элементы симметрии (прямая, плоскость и центр симметрии). |
1 |
3.3. |
Группы симметрии (низшая, средняя и высшая группы симметрии). |
1 |
3.4. |
Группы низшей симметрии (описание, элементы, примеры). |
1 |
3.5. |
Группы средней симметрии (описание, элементы, примеры). Группы высшей симметрии (описание, элементы, примеры). |
1 |
4. |
Вращение молекул |
6 |
4.1. |
Понятие жесткой связи. Общие характеристики вращения (момент импульса, момент инерции). Переход в систему главных осей. |
1 |
4.2. |
Классификация молекул по типам вращения. Связь между типами вращения и симметрией молекул. Понятие вращательной постоянной. Некоторые параметры, описывающие асимметрию волчков. |
1 |
4.3. |
Вращение линейных молекул (энергия уровней, спектр, правила отбора, случай нежесткой связи). |
1 |
4.4. |
Вращение молекул типа сферического волчка (различия с линейной молекулой). Вращение молекул типа симметричного волчка (энергия уровней, спектр, правила отбора, случай нежесткой связи). |
1 |
4.5. |
Вращение молекул типа асимметричного волчка (энергия уровней, спектр, правила отбора, случай нежесткой связи). |
1 |
4.6. |
Приложения исследования вращения молекул (определение геометрических размеров молекул). |
1 |
5. |
Интенсивность |
3 |
5.1. |
Понятие интенсивности. Вывод выражения для интенсивности в случае спонтанного и вынужденного излучения. Коэффициенты Эйнштейна. |
1 |
5.2. |
Интенсивность в случае молекул типа симметричного волчка. |
1 |
5.3. |
Интенсивность в случае молекул типа асимметричного волчка. |
1 |
6. |
Колебания молекул: двухатомный случай |
5 |
6.1. |
Одномерный гармонический осциллятор. Различные типы координат. Введение операторов рождения и уничтожения. Вторичное квантование гармонического осциллятора. Спектр и состояния гармонического осциллятора. |
1 |
6.2. |
Влияние ангармоничности. Потенциал Данхэма. Потенциал Морзе. Связь между потенциалом Данхэма и Морзе. |
1 |
6.3. |
Энергия колебаний. |
1 |
6.4. |
Энергия диссоциации. Максимальное число колебательных уровней. |
1 |
6.5. |
Колебательно-вращательное взаимодействие. Ветви. |
1 |
7. |
Колебания молекул: многоатомный случай |
2 |
7.1. |
Классификация колебаний многоатомных молекул. Потенциал для энергии колебаний многоатомных молекул. Выбор колебательных координат. |
1 |
72. |
Колебательно-вращательное взаимодействие в многоатомных молекулах. |
1 |
8. |
Электронные спектры молекул |
4 |
8.1. |
Понятие электронного состояния. Химическая связь. Электронные состояния двухатомных молекул как целого. Обобщение на многоатомный случай. |
2 |
8.2. |
Характеристика отдельного электрона в молекуле; молекулярная электронная оболочка. Валентность |
2 |
|
Итого: |
34 |