Спектроскопія атомів, молекул і кристалів

Тип: Нормативний

Кафедра: експериментальної фізики

Навчальний план

СеместрКредитиЗвітність
84Залік

Лекції

СеместрК-сть годинЛекторГрупа(и)
832ст. наук. співробітник Гамерник Р. В.

Лабораторні

СеместрК-сть годинГрупаВикладач(і)
832

Опис навчальної дисципліни

Мета  – Ознайомити студентів з послідовним розвитком сучасних уявлень про атомну будову речовини на основі квантової механіки, загальними питаннями атомної і молекулярної спектроскопії, новітніми досягненнями в галузі атомної та молекулярної спектроскопії.  Ознайомлення з інформаційними можливостями та сучасними методичними засобами оптико-спектральних досліджень кристалів.

 

Завдання – Поряд з аналізом експериментальних результатів ставиться ціль приділити значну увагу теоретичному поясненню самих явищ. Навчити студентів критично оцінювати різні методи моделювання і математичного опису процесів, які відбуваються на атомному та молекулярному рівнях. Аналізуються різні типи оптичних спектрів кристалів (спектри фундаментального поглинання і відбивання, екситонні спектри, фононні та домішкові спектри тощо) як при накладанні зовнішніх полів, так і без полів. Аналіз ведеться в плані одержання інформації про енергетичну структуру кристалів.

Підготувати студентів до сприймання і глибокого розуміння спеціальних теоретичних курсів, зокрема квантової механіки.

 

В результаті вивчення даного курсу студент повинен

знати:

  • експериментальні положення, що висвітлюються в атомній і молекулярній спектроскопії;
  • основні задачі сучасної атомно-молекулярної фізики;
  • закономірності побудови спектральних термів електронів в атомах і молекулах;
  • зв’язок між квантовими характеристиками і властивостями атомів і молекул;
  • порівняльні квантові характеристики речовини в різних агрегатних станах;
  • властивості молекул та структуру молекулярних спектрів;
  • зв’язок структури оптичних спектрів кристалів з їх енергетичною структурою;
  • спектри і структуру різних центрів в кристалах;
  • процеси міграції і трансформації енергії оптичного збудження в кристалах;
  • діагностику лінійних та нелінійних відгуків кристалічної системи при взаємодії з оптичним випромінюванням;
  • ідентифікацію за структурою оптичних спектрів різних елементарних збуджень в кристалах;
  • вплив фазових переходів на оптичні властивості кристалів.

 

вміти:

  • володіти методами розрахунку та побудови атомних та молекулярних спектрів;
  • систематизувати енергетичні рівні та стани атомів і молекул;
  • передбачити можливі фізичні властивості атомів на підставі аналізу їх квантових станів;
  • знаходити зв’язок між електронними, коливними та обертовими спектрами молекул;
  • планувати і здійснювати простіші експерименти по дослідженню атомних станів;
  • систематизувати спектри атомів і молекул на основі сучасних моделей.
  • систематизувати елементарні частинки на основі сучасних уявлень.
  • проводити аналіз Крамерса-Кроніга, тобто розраховувати оптичні функції на основі виміряних спектрів відбивання;
  • проводити температурні дослідження спектрів кристалів;
  • визначати параметри екситонів Ваньє-Мотта;
  • оцінювати тип і характер електрон-фононної взаємодії за аналізом форми спектральних контурів;
  • проводити поляризаційні дослідження спектрів анізотропних кристалів;
  • визначати типи міжзонних квантових переходів в кристалах широкозонних напівпровідників;
  • застосовувати методи теоретико-групового аналізу для ідентифікації міжзонних переходів.

 

Рекомендована література

Методичне забезпечення

  1.  А.С. Крочук,  М.О.Колінько Атомна спектроскопія. Навчальний посібник. Львів. Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2006. – 210 с.
  2. Довгий Я.О. Методичні вказівки до спецпрактикуму „Спектроскопія кристалів”. Низькотемпературні дослідження екситонних спектрів: екситони великого радіуса (модель Ваньє-Мотта) для студентів фізичного факультету / Я.О. Довгий.  – Львів: В-тво ЛДУ, 1990. – 12 с.
  3. Довгий Я.О. Методичні вказівки до спецпрактикуму „Спектроскопія кристалів”. Дослідження міжзонних переходів у широкозонних напівпровідниках для студентів фізичного факультету / Я.О. Довгий.  – Львів: В-тво ЛДУ, 1990. – 20 с.
  4. Довгий Я.О. Методичні вказівки до використання мікроЕОМ у практикумі зі спецкурсу „Спектроскопія кристалів” (Дослідження спектрів відбивання і методика Крамерса-Кроніга) для студентів фізичного факультету / Я.О. Довгий, М.К. Заморсь­кий, Г.Г. Злобін, І.В. Кітик.  – Львів: В-тво ЛДУ, 1989. – 24 с.
  5. Довгий Я.О. Методичні вказівки та програма розрахунку оптичних функцій із спец­курсу „Спектроскопія кристалів” для студентів фізичного факультету / Я.О. Довгий, М.К. Заморсь­кий, Г.Г. Злобін, І.В. Кітик. – Львів: В-тво ЛДУ, 1989. – 28 с.
  6. Довгий Я.О. Методичні вказівки. Дослідження реверсивних фотоіндукованих перетворень в халькогенідних склоподібних напівпровідниках / Я.О. Довгий. – Львів: В-тво ЛДУ, 1990. – 12 с.

Рекомендована література

 Базова

  1. Кондиленко И.И., Коротков П.А. Введение в атомную спектроскопию. Киев: Высшая школа, 1976. – 304 с.
  2. Колінько М.І., Крочук А.С. Атомна спектроскопія: навч. посібник. – Львів: Видавничий центр ЛНУ ім.. Івана Франка. 2005. ­ 194 с.
  1. Довгий Я.О. Електронна будова і оптика нелінійних кристалів: Монографія / Я.О. Дов­гий, І.В. Кітик.  – Львів: Світ, 1996. –176 с.
  2. Мельничук С.В. Теорія груп у фізиці молекул і кристалів: навч.посібник для студ. фізичн. спец. ун-тів / С.В. Мельничук.  – К.: ІЗМН, 1997. – 304 с.
  3. Милославський В.К. Спектроскопія твердого тіла: навч.посібник для студ. фізичн. спец. ун-тів / В.К. Милославський, Л.А.Агеєв. – Харків, 2013. – 276 с.
  4. А.С.Крочук , М.С.Підзирайло, З.А.Хапко, О.Т.Антоняк. – Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з молекулярної спектроскопії і люмінесценції.   – Львів: Вид. ЛНУ, 2000, 2004. – 38 с.

 

 

Інформаційні ресурси

  1. http://www.wikipedia.org.

Матеріали

Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1. Основи спектроскопії. Атомна і молекулярна спектроскопія.
Тема 1. Основні квантові закони.
Тема 2. Загальні характеристики спектрів.
Тема 3. Спектри лужних металів.
Тема 4. Спектри багатоелектронних атомів.
Тема 5. Типи молекулярних спектрів.
Тема 6. Обертання молекул, обертові спектри.
Тема 7. Коливні спектри молекул.
Тема 8. Електронні спектри молекул.

Змістовий модуль 2. Кристали: структурні типи та класифікація за типами хімічних зв’язків. Механізми поглинання світла кристалами.

Тема 9. Універсальна класифікація кристалів за типами хімічних зв’язків.
Тема 10. Основні засади теорії груп. Оптичні властивості і спектри металів.
Тема 11. Теорія груп і спектроскопія. Енергетичний спектр електронів у твердих тілах.
Тема 12. Енергетичні спектри і взаємодія світла з кристалами.
Тема 13. Поглинання світла твердими тілами.
Тема 14. Дисперсія оптичних параметрів твердих тіл.
Екситони в напівпровідниках і діелектриках.
Тема 15. Електронний спектр домішок у твердих тілах.
Тема 16. Деякі методичні питання спектроскопії кристалів.

Навчальна програма

Завантажити навчальну програму

Силабус:

Завантажити силабус