Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Teoretyczne podstawy spektroskopii
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFCB-3-018-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia III stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Interdyscyplinarne Środowiskowe Studia Doktoranckie „Fizyczne, Chemiczne i Biofizyczne Podstawy Nowoczesnych Technologii i Inżynierii Materiałowej”
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. Petelenz Piotr (petelenz@chemia.uj.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. Petelenz Piotr (petelenz@chemia.uj.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Moduł zapoznaje słuchacza z teoretycznymi podstawami spektroskopii, pokazując wynikanie szczegółowych reguł wyboru dla przejść optycznych z fundamentalnych zasad mechaniki kwantowej.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Wykazuje fundamentalną wiedzę dotyczącą: - terminologii, głównych pojęć oraz przybliżeń koniecznych do wyprowadzenia reguł wyboru z równania Schrödingera FCB3A_W08 Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Potrafi: - wyjaśnić różnice przybliżeń prowadzące do różnicy reguł wyboru pomiędzy spektroskopią IR, elektronowo-oscylacyjną spektroskopią UV/VIS i spektroskopią ramanowską FCB3A_W07 Kolokwium
M_U002 Potrafi: - w kontekście poznanych przybliżeń sprecyzować charakter i przyczyny różnic pomiędzy spektroskopią cząsteczki a spektroskopią ciała stałego FCB3A_W06, FCB3A_W07, FCB3A_W08 Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Wykazuje świadomość:- różnorodności podejść teoretycznych i przybliżeń używanych w interpretacjach widm FCB3A_W08 Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Wykazuje fundamentalną wiedzę dotyczącą: - terminologii, głównych pojęć oraz przybliżeń koniecznych do wyprowadzenia reguł wyboru z równania Schrödingera + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi: - wyjaśnić różnice przybliżeń prowadzące do różnicy reguł wyboru pomiędzy spektroskopią IR, elektronowo-oscylacyjną spektroskopią UV/VIS i spektroskopią ramanowską + - - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi: - w kontekście poznanych przybliżeń sprecyzować charakter i przyczyny różnic pomiędzy spektroskopią cząsteczki a spektroskopią ciała stałego + - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Wykazuje świadomość:- różnorodności podejść teoretycznych i przybliżeń używanych w interpretacjach widm + - - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Kurs przedstawia systematyczne rozumowanie prowadzące od równania Schrödingera do reguł wyboru dla różnych typów spektroskopii optycznej. Obejmuje następujące zagadnienia:
Równanie Schrödingera zależne od czasu; jego rozwiązanie metodą rachunku zaburzeń, ze specjalnym akcentem na zaburzenie periodyczne w czasie. Prawdopodobieństwo przejścia optycznego na jednostkę czasu, Złota Reguła Fermiego. Pierwszy rząd rachunku zaburzeń w przybliżeniu dipolowym (absorpcja i emisja promieniowania). Wyprowadzenie reguł wyboru dla przejść rotacyjnych, oscylacyjnych i elektronowych (oraz ich kombinacji) dla cząsteczki dwuatomowej. Uogólnienie na cząsteczki wieloatomowe; rola drgań normalnych w spektroskopii IR i UV/VIS dla przejść elektronowo dozwolonych i zabronionych. Przejścia bezradiacyjne w kontekście granic stosowalności przybliżenia adiabatycznego; reguły Kashy. Ciało stałe: spektralne konsekwencje symetrii translacyjnej: zachowanie kwazipędu, rozszczepienie Bethego i Davydova.
Drugi rząd rachunku zaburzeń (rozpraszanie Rayleigha i Ramana) i rzędy wyższe (wzmianka o optycznych zjawiskach nieliniowych).

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Przygotowanie do zajęć 25 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 5 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Całość oceny jest wynikiem kolokwium zaliczeniowego.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Zaliczony kurs matematyki i chemii (ew. fizyki) teoretycznej lub przedmiotu równoważnego; znajomość rachunku różniczkowego i całkowego oraz algebry macierzy, a także podstaw mechaniki klasycznej i kwantowej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

R. Shankar, Mechanika kwantowa, PWN 2006;
P.W.Atkins, Molekularna mechanika kwantowa, PWN 1974;
P.W.Atkins, R. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Fourth Edition, Oxford University Press, New York 2005;
Bieżące publikacje specjalistyczne dotyczące indywidualnego kontekstu badawczego doktoranta.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. A. Stradomska, P. Petelenz, Intermediate Vibronic Coupling in Sexithiophene Single Crystals, J. Chem. Phys. 130 (2009) 094705.
2. W. Kulig, P. Petelenz, Spectral shape of intense exciton absorption in oligothiophene crystals, Phys. Rev. B 79 (2009) 094305.
3. A. Eilmes, B. Pac, P. Petelenz, Temperature dependence of the spectral profile and total intensity of the second-harmonic signal of the fullerene crystal, J. Chem. Phys. 130, 074701 (2009).
4. A. Stradomska, P. Petelenz, Intermediate Vibronic Coupling in Sexithiophene Crystals. II. Three-Particle Contributions, J. Chem. Phys. 131 (2009) 044507.
5. P. Petelenz, W. Kulig, Intra-band relaxation of Frenkel excitons in sexithiophene crystals, Phys. Rev. B 80 (2009) 115127.
6. P. Petelenz, W. Kulig, Absorption profile and femtosecond intraband relaxation of the intense upper Davydov component in oligothiophenes, Phys. Status Solidi B 248 (2011) 412–415.
7. A. Stradomska, W. Kulig, M. Slawik, P. Petelenz, Intermediate vibronic coupling in charge transfer states: Comprehensive calculation of electronic excitations in sexithiophene crystal, J. Chem. Phys. 134 (2011) 224505.
9. G. Mazur, P. Petelenz, M. Slawik, Transition dipole moments of charge transfer excitations in one-component molecular crystals, Chem. Phys. 397 (2012) 92–97.
11. P. Petelenz, B. Pac, Is dipole moment a valid descriptor of excited state’s charge-transfer character?, J. Am. Chem. Soc. 135, 17379 (2013).
12. P. Petelenz, B. Pac, Lowest Singlet Exciton in Pentacene: Modern Calculations versus Classic Experiments, ChemPhysChem 15, 2801–2809 (2014).
13. P. Petelenz, E. Żak, Quasiperiodic Energy Dependence of Exciton Relaxation Kinetics in the Sexithiophene Crystal, J. Phys. Chem. A 118, 9653-9660 (2014).
14. P. Petelenz, M. Snamina, Locally Broken Crystal Symmetry Facilitates Singlet Exciton Fission, J. Phys. Chem. Lett. 7, 1913-1916 (2016).
15. P. Petelenz, Charge transfer excitons in organics, rozdział w „Organic Nanostructures: Science and Applications”, V.M.Agranovich and G.C.La Rocca, Eds., Proceedings of the International School of Physics “Enrico Fermi”, Course CXLIX, Società Italiana di Fisica, Bologna-Italy 2002, str. 1-21.

Informacje dodatkowe:

OBECNOŚCI/NIEOBECNOŚCI I ICH KONSEKWENCJE

Kurs ma strukturę sekwencyjną. Z tego powodu nieobecność na jednym z wykładów bardzo utrudnia zrozumienie wykładów późniejszych, a w konsekwencji uzyskanie zaliczenia. Zalecana jest więc systematyczna frekwencja, a w przypadku nieobecności możliwie najszybsze uzupełnienie omawianego materiału we własnym zakresie w oparciu o literaturę, informację od współuczestników zajęć oraz konsultacje z wykładowcą. Słuchacze zachęcani są również do dyskusji w formie dodatkowych konsultacji z wykładowcą w odniesieniu do zagadnień trudniejszych lub szczególnie dla nich interesujących.