Podstawy fizyki magnetyzmu 390-FS2-1PFM

Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy (Moduł 1: Podstawy Fizyki)
Dziedzina i dyscyplina naukowa: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina Fizyka
Rok studiów: 1 rok / 1 semestr
Wymagania wstepne: Przed rozpoczęciem zajęć student powinien mieć opanowaną podstawową wiedzę z zakresu "elektryczność i magnetyzm" oraz "Podstaw mechaniki kwantowej"
Liczba godzin z zajęć dydaktycznych: Wykład - 15 godz., konwersatorium 30 godz.
Metody dydaktyczne: Wykład, rozwiązywanie zadań, dyskusja, konsultacje, praca własna studenta w domu
Punkty ETCS: 3
Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (15 godz.), udział w konwersatorium (30 godz.), udział w konsultacjach (15 godz.), praca własna w domu (20 godz.)
Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 2.4 ECTS

Treści merytoryczne wykładu i konwersatoriu:

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.