Behörighetskrav

120 hp med 10 hp Kvantfysik (kvantmekanik, atomfysik) eller Fysikalisk kemi eller motsvarande.

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten ha kunskaper om modern atom- och molekylfysik och kvantmekanisk beräkningsteknik för att kunna

• göra experimentella och teoretiska molekylstudier för att visa att han/hon förstått molekylstruktur och dynamik
• redogöra för teori, begrepp och arbetsmetoder inom atom- och molekylfysiken
• använda relevant mätapparatur samt kunna utvärdera experimentella resultat.
• behärska såväl experimentella som teoretiska arbetsmetoder inom atom- och molekylfysiken för att kunna göra korrekta utvärderingar och bedömningar.

Innehåll

Kursen förbereder för vidare studier i tillämpad molekylfysik, grundläggande materialfysik samt forskning i atom- och molekylfysik.

• Kvantmekaniska grunder: Tillstånd och tillståndsfunktioner. Impulsmoment och addition av impulsmoment. Stationära tillstånd. Förväntningsvärden. Övergångar. Elektriska dipolapproximationen. Kvanttal och urvalsregler. Multipolstrålning. Strålningslösa övergångar.
• Enelektronatomer: Energinivåer och vågfunktioner. Spinn-bankoppling. Relativistiska effekter. QED. Alkalihalogenider. Spektra.
• Helium: Approximationsmetoder, Coulomb- och utbytesintegralen, grundtillståndet, exciterade tillstånd, vågfunktioner och Slaterdeterminanter. Spektra.
• Flerelektronatomer: Centralfältsapproximationen, SCF-metoden, Thomas-Fermipotentialen, LS-koppling, finstruktur, jj-koppling, intermediär koppling, andra kopplingsfall, konfigurationsblandning. Spektra.
• Inverkan av yttre fält: Zeeman-, Paschen-Back- och Starkeffekter. Spektra.
• Datorstödda kvantmekaniska beräkningar och simuleringar: Beräkningar av orbitalenergier med potentiell energi som beräknas enligt Thomas-Fermi. Hartree- Fockberäkningar. Koopmans teorem.
• Symmetrier och symmetrioperationer. Punktgrupper . Gruppteori. LCAO-MO-approximationen. Symmetriadapterade molekylorbitaler. Elektroniska tillstånd. Elektronkorrelation. Rotationer och vibrationer inkluderande symmetrianalys. Övergångar mellan olika tillstånd.
• Rotations- och vibrationsspektroskopi. Elektroniska spektra av molekyler. Franck- Condonprincipen. Växelverkan med elektromagnetisk strålning. Semiempiriska beräkningsmetoder.
• Datorstödda beräkningar och simuleringar (extendel Hückel, ab initio).
• Laborationer: Fotoelektronspektroskopi, Optisk spektroskopi, Röntgenfysik, Molekylberäkningar.

Undervisning

Föreläsningar och räkneövningar. Laborationer och obligatoriska uppgifter. Undervisning ges även i form av demonstrationer och handledning i samband med laborationer och räkneövningar. Deltagande i laborationer och med dessa integrerad undervisning är obligatoriskt. Kursen ges vid behov på engelska.

Examination

Inlämnade rapporter på laborationer och teoretiskt behandlade problem samt inlämningsuppgifter redovisade under kursens gång. Muntlig seminarieuppgiftspresentation.