Zajęcia

W semestrze letnim prowadzę zajęcia na indywidulnej pracowni fizycznej oraz część wstępu do optyki i fizyki materii skondensowanej dla studentów indywidualnych.


Archiwum 2010: Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej R

Wraz z Jackiem Szczytko
Zającia odbywają się we Wtorki 12.15-14 SSD (wykład) i 14-15 Aula (ćwiczenia)
Zadania domowe są obowiązkowe. Rowiązania przynosimy na następny wykład. Wykład zaliczany jest na podstawie: zadań domowych (30%), egzaminu pisemnego (30%) i egazminu ustnego (40%).

Literatura

  • Allen, Eberly, Rzążewski, Rezonans optyczny
  • Landau, Lifszyc Mechanika kwantowa: teoria nierelatywistyczna
  • Kwantowanie pola E-M: QED: Quantum theory of the electromagnetic field, I. Bialynicki-Birula and Z. Bialynicka-Birula , Encyclopedia of Modern Optics, Ed. Bob D. Guenther (Elsevier, Amsterdam, 2004), p. 211.
  • Obliczanie momentów dipolowych: dokłądny opis , własności harmonik sferycznych: Wolfram .

Wykład 1: przyblizenie dipolowe, optyczne równania Blocha, oscylacje Rabiego, prazki Ramseya. Relaksacja – T1 i T2. Stan stacjonarny. Linia Lorentza. Poszerzenie niejednorodne. Echo fotonowe. Od równan Blocha do równan kinetycznych.

Zadania domowe:
  1. Wyprowadzic równania Blocha bez tłumienia z Hamiltonianu
  2. Narysowac trajektorje stanów z przekroju sfery blocha pod wplywem relaksacji z T2=2T1
  3. Co bedzie jesli zlamiemy nierównosc T2<2T1 ?
  4. Znaleźć stan stacjonarny z tłumieniem
  5. Znaleźć szerokosc 1/e linii [MHz] dla par Rubidu w temperaturze pokojowej. lambda=795nm, T2=35ns.

Slajdy z wykładu pdf

Wyniki zadań:

Wykład 2: Kwantowe pole E-M. Emisja spontaniczna.

Zadania domowe:
  1. W płąszczyźnie z=0 zmierzono, że zależność liczby fotonów of położenia i czasu ma postać gaussowską. Znajdź wielomodowy sstan koherentny który da taki wynik.
  2. Podobnie znajdź stan jednofotonowy. Jaka będzie normalizacja rozkładu zmierzonego wyzej?
  3. co stoi zamiast kropek we wzorach na slajdzie “sposoby na impuls” ?
  4. Zapisz koncowy stan pola ze slajdu “Emisja spontaniczna 2”

Slajdy z wykładu pdf

Wykład 3: Emisja kolektywna. Atom ze spinem i jądrem.

Zadania domowe:
  1. Rozpisac rachunek prowadzacy do ostatniej linii na slajdzie “Hamiltonian oddzialywania z polem wielomodowym”
  2. Zapisac stan 5 2P3/2, F=0 (Rb-87) w bazie funkcji o okreslonym L=1, Lz, S=1/2, Sz, I=3/2, Iz

Slajdy z wykładu pdf

Wykład 4: Atom ze spinem i jądrem II. Procesy wielofotonowe: polaryzacja nieliniowa. Lightshift.

Zadania domowe:
  1. Wyjasnic pochodzenie wszystkich linii w eksperymentalnym obrazie absorpcji nasyconej ("Zagadka do domu")
  2. Jaki jest optymalny okres przestrzenny odwrócenia domen Lambda do mieszania 3 fal z pewnym Deltakz?

Slajdy z wykładu pdf

Wykład 5: Procesy wielofotonowe: Raman, EIT. Komputer na pojedynczych jonach.

Zadania domowe: Dany jest uklad Lambda, w chwili poczatkowej atom jest w stanie 0. Wyjasnij jak przeniesc go z pewnoscia do poziomu 1, uzywajac:
  1. najpierw impulsu na przejsciu 0-2 a nastepnie na 2-1
  2. jednoczesnie obu impulsów z Delta duzym i delta malym
  3. wykorzystujac przejscie adiabatyczne przez stany ciemne
  4. Czy potrafisz ocenic które podejscie daje nam najwiecej czasu?

Slajdy z wykładu pdf

Wykład 6a: Kondesat Bosego-Einsteina.

Slajdy z wykładu pdf

Wykład 6b: Optyka - powtórzenie

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe i ćwiczeniowe pdf

Wykład 7: Wiazania chemiczne i czasteczki

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Wykład 8: Kwantowe oscylacje i rotacje czasteczek

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Wykład *: Modelowanie molekularne

Zajecia z modelowania molekularnego odbeda sie 20 kwietnia w Bioexploratorium ICM http://bioexploratorium.pl/, budynek Wydzialu Geologii Al. Zwirki i Wigury 93, Spotykamy sie na II pietrze kolo drzwi ICM o 12:10. Zajęcia poprowadzi dr Krystiana Krzyśko.


opis pdf

Wykład 9: Ciało stałe

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Wykład 10: Pasma

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Wykład 11: Elektrony i dziury

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Wykład 12: Półprzewodniki

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Wykład 13: Nanotechnologia

Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Wykład 14: Oscylacje Blocha i podsumowanie

Oscylacje Blocha - http://www.acqao.org/workshops/2004_School_lectures/Philips2.pdf
Slajdy z wykładu pdf
Zadania domowe ćwiczeniowe pdf

Egzamin

Egzamin jest zaplanowany na czwartek 10.VI, godz 10:00 w Auli (pisemny) i piątek 11.VI od 10:00 w sekretariacie zakładu optyki (H109) (ustny).

Egzamin pisemny będzie z zadań typu rozwiazywanego na ćwiczeniach i w domu.

Egzmian ustny obejmie następujące zagadnienia:

W ramach I części wykładu:
dst: 1. obliczyc sredni moment dipolowy w dowolnym stanie czystym atomu dwupoziomowego majac dany <0|r|1>. Jak z <0|r|1> odczytac polaryzacje emitowanego promieniowania?
db:
2. Omówic 1 i zaznaczyc stany na sferze Blocha, rozpoznac wspólrzedna proporcjonalna do momentu dipolowego. Skonstruowac stan mieszany o zerowym momencie dipolowym i zaznaczyc go na sferze.
3. Omówic strukture subtelna (J=L+S) atomu wodoru. Podac rozklad dowolnie wybranego stanu o J=3/2 w bazie L, L_z, S, S_z.
bdb:
4. Skonstruowac dowolny zlokalizowany w przestrzeni stan jednofotonowy. Jak przewidziec ewolucje tego stanu?
5. Zapisac hamiltonian ukladu 3-poziomowego (poziomy 0,1,2) w obrazie Schroedingera, biorac pod uwage sprzezenie dipolowe 0-2 i 1-2. Czy te sprzezenia moga byc niezalezne? Zapisac równania Heisenberga na amplitudy poszczególnych stanów i omówic transformacje jakim ulegaja przy przechodzeniu do ukladu wirujacego z polem (polami) optycznymi.
6. Mamy dane N atomów. W jakim stanie nalezy je przygotowac, aby mozliwie jak najszybciej wyemitowaly promieniowanie? Jak przygotowac je w takim stanie? Co sie stanie gdy fazy miedzy nimi beda przypadkowe? Czy mozna jakos "zasymulowac" takie przypadkowe fazy?

W ramach II części wykładu:
Optyka klasyczna:
1. Klasyczny model wspólczynnika zalamania. Od czego zalezy poszerzenie linii emisyjnych i absorpcyjnych? Mechanizmy poszerzenia linii widmowych (przyklady).
2. Czestosc plazmowa, odbicie plazmowe. Wlasnosci optyczne metali i pólprzewodników o duzej koncentracji nosników.
Czasteczki i molekuły:
3. Rodzaje wiazan chemicznych, przyklady. Metoda orbitali molekularnych (LCAO) w prostych czasteczkach. Hybrydyzacja.
4. Przejscia optyczne w czasteczkach. Widma elektronowo-oscylacyjno-rotacyjne czasteczek. Przyblizenie Borna-Oppeinheimera, regula Francka-Condona. Potencjal Morse'a i potencjal Lennarda-Jonesa, dysocjacja czasteczek.
Materia skondensowana:
5. Opis krysztalu, symetrie i sieci Bravais. Rozpraszanie rentgenowskie na krysztale.
6. Model Drudego przewodnictwa pradu. Pojecie ruchliwosci, predkosci unoszenia, sredniej drogi swobodnej itp. Interpretacja kwantowo-mechaniczna.
7. Potencjal periodyczny i twierdzenie Blocha. Strefy Brillouina.
8. Struktura pasmowa cial stalych. Przyblizenie kp. Masa efektywna.
9. Elektrony i dziury w ciele stalym. Rozklad Fermiego-Diraca. Gestosc stanów, koncentracja, poziom Fermiego. Domieszki (akceptory i donory).
10. Przerwa energetyczna i wlasciwosci cial stalych z niej wynikajace (optyczne i transportowe).
11. Pólprzewodnikowe struktury niskowymiarowe. Gestosc stanów w tych strukturach. Sposoby otrzymywania (przyklady).

Konsultacje

W miarę potrzeb proszę się umawiać, lub szukać mnie po południu w pok. 342 (wewn. 32 111 lub 32120) lub 341, wzglednie 94 lub 101 na Hożej.


Tematy archiwalne


Letni staż w KL FAMO Toruń 2008

Zadania kwalifikacyjne: pobierz .pdf


Warsztaty w Świdrze 2008

Instrukcje na I pracownie