Disciplina Curricular
Física Atómica e Molecular FAMol
Licenciatura Bolonha em Matemática - 4_LMat 2022/23
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Objectivos
Os alunos devem aplicar e aprofundar os seus conhecimentos de mecânica quântica ao tratamento quanto-mecânico da estrutura atómica e molecular. No final devem saber identificar e explicar com rigor os fenómenos necessários à compreensão de espectros atómicos e moleculares simples, bem como de resolver problemas específicos nesta área.
Programa
1. Enquadramento histórico Atomismo. Massa e dimensão dos átomos. Microscopia com resolução atómica 2. Espetros atómicos e o modelo de Bohr. Espectro eletromagnético. Espectros de riscas. Perfil das riscas espectrais. Espectro do hidrogénio e hidrogenóides. Modelo de Bohr. Átomos exóticos. 3. Átomos com um eletrão Equacão de Schrödinger. Momento angular. Funções radiais e níveis de energia. Densidade de probabilidade. Estrutura fina. Níveis de estrutura fina. Experiência de Lamb e Retherford. Probabilidades de transição. Dipolo elétrico oscilante. Regras de seleção. Estrutura hiperfina e desvios isotópicos. 4. O espectro dos alcalinos e de raios X Levantamento da degenerescência orbital nos átomos alcalinos. Radiação X. 5. Átomos multielectrónicos Sistemas de partículas idênticas. Princípio de Pauli. Equação de Schrödinger para átomos com dois eletrões. Hamiltoniano de um átomo multielectrónico. Aproximação do campo central. Anti-simetria da função de onda. Alguns resultados do campo central. Correções à aproximação do campo central - A escolha de uma base de funções. Sistematização dos estados eletrónicos. Acoplamentos LS e jj. 6. Interação com campos magnéticos e elétricos externos Efeitos de Zeeman, Paschen-Back e Stark. Ressonância de spin do eletrão. Termo quadrático da energia eletromagnética. 7. Estrutura molecular Aproximação de Born-Oppenheimer. Vibração e rotação de moléculas diatómicas. Distorção centrífuga. Estrutura eletrónica de moléculas diatómicas. Ião hidrogénio molecular. Combinação linear de orbitais atómicas. Soluções numéricas. Hidrogénio molecular. Ligações covalente e iónica. Orbitais moleculares. 8. Espetros moleculares. Espectroscopia rotacional e vibracional em moléculas diatómicas e poliatómicas lineares. Espectros de vibração-rotação. Espetros eletrónicos.
Métodos de ensino e avaliação
3h de aulas teóricas por semana, que se destinam à exposição dos conceitos teóricos e 1.5 h semanais de aulas teórico-práticas dedicadas à resolução de problemas ilustrativos da matéria leccionada e à discussão das séries de problemas. A avaliação é constituída por dois testes ou por um exame final.