Elementy fizyki magnetyzmu 390-FS2-1EFM

Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: do wyboru
Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne.
Poziom kształcenia: studia drugiego stopnia
Rok studiów/semestr: 1. rok/2. semestr
Punkty ECTS: 4
Wymagania wstepne: Przed rozpoczęciem zajęć student powinien mieć opanowaną podstawową wiedzę z zakresu "elektryczność i magnetyzm" oraz "Podstaw mechaniki kwantowej"

Bilans nakładu pracy studenta:
- udział w wykładach (30 godz.),
- udział w konwersatoriach (30 godz.),
- udział w konsultacjach (15 godz.),
- praca własna studenta w domu (25 godz.),

Wskaźniki ilościowe:
- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 3 ECTS;
- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 1 ECTS.

Zasady użycia sztucznej inteligencji (SI):
Podczas zajęć dozwolone jest korzystanie z systemów SI w zakresie:
1. Tłumaczenia maszynowego tekstów źródłowych z języków obcych.
2. Wyszukiwania i organizowania źródeł naukowych.
3. Tworzenia symulacji i modelowania omawianych na wykładzie zjawisk fizycznych.

Podczas egzaminu niedozwolone jest korzystanie z systemów SI.
W przypadku stwierdzenia naruszeń powyższych zasad, osoba kształcąca się może zostać pociągnięta do odpowiedzialności na podstawie odrębnych przepisów dyscyplinarnych.

Treści merytoryczne wykładu i konwersatorium:

1) Pojęcie dopla magnetycznego.
2) Dipol magnetyczny w zewnętrznym polu magnetycznym.
3) Pojęcie namagnesowania i podatności magnetycznej.
4) Kwantowanie momentu pędu - doświadczenie Sterna-Gerlacha.
5) Sprzężenie spin-orbita. Sprzężenie Russela-Sundersa.
6) Reguły Hunda. Pojęcie termu stanu podstawowego.
7) Oddziaływanie dipolowe magnetyczne.
8) Atom w zewnętrznym polu magnetycznym – zjawisko paramagnetyzmu, zjawisko diamagnetyzmu.
9) Paramagnetyzm:
-podejście półklasyczne J=∞,
-paramagnetyzm dla J=1/2,
-paramagnetyzm – J dowolne.
10) Atom w polu krystalicznym. Orbitale atomowe. Efekt Jahna-Tellera.
11) Oddziaływania odpowiedzialne za porządkowanie się momentów
magnetycznych.
12) Uporządkowanie ferromagnetyczne. Teoria pola molekularnego.
13) Uporządkowanie antyferromagnetyczne. Teoria pola molekularnego
dla antyferromagnetyka.
14) Struktury domenowe. Proces magnesowania – pętla histerezy.
15) Magnetyzm gazu elektronów swobodnych.

Konwersatorium skorelowane z treściami wykładu. W szczególności obejmują następujące zagadnienia:
1) Zadania związane z działaniem siły Lorentza na ładunek w polu magnetycznym
2) Równanie ruchu magnetycznego momentu dipolowego w zewnętrznym polu magnetycznym
3) Ćwiczenia rachunkowe dotyczące sprzężenia spin orbita w modelu atomu Bohra. Oszacowanie energii związanej ze sprzężeniem spin orbita
4) Określanie symbolu termu atomu w stanie podstawowym na podstawie reguł Hunda.
5) Oszacowanie energii oddziaływania dipolowego magnetycznego na poziomie atomowym
6) Hamiltonian atomu w zewnętrznym polu magnetycznym – wyraz diamagnetyczny i paramagnetyczny.
7) Funkcje specjalne: funkcja Langevina, Brillouna
8) Wyprowadzenie wzoru Curie Weissa.
9) Szacowanie szerokości ściany domenowej.