Behörighetskrav

120 hp teknik/naturvetenskap. Kvantmekanik eller Atom- och molekylfysik ska vara genomgången. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)

Mål

Efter godkänd kurs ska studenten kunna:

• Analysera och utvärdera kapaciteten hos och vilken information som genereras av olika spektroskopiska tekniker och vilka olika egenskaper som teknikerna mäter i olika fysikaliska system.
• Förklara, kategorisera och kontrastera olika tekniker och instrumentering på grundval av de grundläggande fysikaliska principerna som dikterar funktionen hos dem.
• Föreslå och planera nya spektroskopiska experiment för olika system genom att använda kvantmekanisk beskrivning av systemen och metoderna.
• Analysera spektroskopiska datamängder och stödja tolkningar på kvantmekaniska resonemang.
• Använda moderna modeller och verktyg för att utföra dataanalys på spektroskopiska datamängder.
• Självständigt planera och utföra spektroskopiska experiment och rapportera resultaten.

Innehåll

Konceptuell bas för att förstå moderna spektroskopitekniker och instrumentering för dessa: tidsberoende och tidsoberoende kvantmekaniska formuleringar av mätprocesser med moderna spektroskopiska tekniker och instrumentering.

Spektroskopiska kontra spridningstekniker; interaktioner mellan elektromagnetisk strålning och materia över hela det elektromagnetiska spektrumet; laddade partiklars interaktion med materia; masspektrometri; kombinationer av spektroskopi

och avbildande metoder; spektroskopiska mätningar för att karakterisera fysikaliska processer (spektrallinjeformer) i vetenskapliga och teknologiska tillämpningar.

Spektroskopi från väteatomen med proton- och elektronspinn till flerelektronatomer i yttre fält och material; kärnmagnetisk resonans (NMR), infraröd och Ramanspektroskopi samt avbildning; grunder i molekylär spektroskopi (Born–Oppenheimerapproximationen, elektroniska övergångar, Franck–Condon-principen, UV/Visspektroskopi); ultrafast relaxation och spektroskopi av tidsberoende fenomen och dynamik (vågpaket, korta pulser, tidsupplöst laserspektroskopi); röntgenspektroskopi för kemisk analys.

Tekniska lösningar i laboratorieuppställningar för spektroskopi, partikelacceleratorer, ljus och partikelkällor, kärnreaktorer, fusionsplasman.

Tillämpningar inom astrofysik och astronomi, materialvetenskap, medicinsk avbildning, katalys, kemi, biologi och nanovetenskap.

Dataanalys med icke-linjära optimeringsmetoder; maskininlärning; presentation och visualisering av spektroskopiska data och härledda kvantiteter.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner för individuellt arbete eller grupparbete, laboration och studentpresentationer med diskussioner om lektioner, laboration och presentationer i klassrummet.

Examination

Inlämningsuppgifter under kursens gång med problem och räkneuppgifter. Laboration med aktivt deltagande. Muntlig presentation av lektioner, laboration och studentpresentationer.

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.