| Föreläsning | Förberedelse | Kapitel | Video | Lärandemål; detta skall du kunna när momentet är fullgjort. | Bilder etc. |
|---|
| 1 | Introduktion, historik, kvantisering, våg-partikeldualitet. Vågfuktioner, Borns tolkning.
| 1, 3, Avsnittet Materievågor från kursen Fysik TB. | 4, 5 |
| Förstå idéerna om våg-partikeldualitet och kvantisering. | 1-Bilder |
| | | | | 1-1 Vågfunktionen (VF) | Grundläggande egenskaper hos VF, förstå innebörden av Borns tolkning. | 1-Video
|
![]()
| 2 | Schrödingerekvationen, egenvärden, egenvektorer, lösningar för en fri partikel. | Egenvärden, egenfunktioner, linjära operatorer, andra ordningens diffekvationer, komplexa tal | 6, 7 | 2-1 Schrödinger-ekvationen (SE) | Hur man hittar VF för ett system | |
| | | | | 2-2 SE:s ursprung | Förstå hur SE kan härledas | Härledning av SE |
| | | | | 2-3 Normering | Förstå hur och varför VF normeras | |
| | | | | 2-4 Konsekvenser av Borns tolkning, kvantisering | Hur Borns tolkning medför begränsningar för VF, och upphovet av kvantisering | |
| | | | | 2-5 Operatorer | Bilda kvantmekaniska operatorer från motsvarande klassiska uttryck, egenskaper hos Hermitska operatorer. |
Nabla
|
| | | | | 2-6 Mätning och väntevärden | Mätning och egenvärden, väntevärden |
|
| | | | | 2-7 Linjärkombinationer av tillstånd | Hur nya VF bildas gm lkb av andra, kollaps av vågfunktioner, väntevärden |
|
| | | | | | | 2-Video, 2-Bilder
|
| 3 | Heisenbergs osäkerhetsrelation, dubbelspaltexperimentet. Lösningar till Schrödingerekvationen, partiklar i en- och två-dimensionella lådor, degeneration. | 8.1-2, Kvantmekanik från Fysik TB | 8, 9 | 3-1 Heisenbergs osäkerhetsrelation | Förstå innebörden och giltigheten av Heisenbergs osäkerhetsrelation. Förklara komplementaritet, beräkna en kommutator. | |
| | | | 11 | 3-2 D-låda | Hur SE kan lösas i flerdimensionella system. När kan rörelsevariabler separeras. Vad är degeneration, och när uppstår det. | |
| | | | | | | 3-Video, 3-Bilder |
| 4 | Kvantmekaniska tolkningar, Modellsystem, tunnling, vibration. | Harmonisk svängning från Mekanikkursen | 10, 12 | 4-1 Tunnling | Vad är tunnling; när kan det inträffa, hur kan det kvantitativt beskrivas. | |
| | | | | 4-2 Vibration | Formulera SE för en harmonisk oscillator, förstå strukturen hos lösningarna. Begreppet nollpunktsenergi. | Lösning av SE för harmonisk oscillator |
| | | | | 4-3 Bohrs korrespondensprincip | Beskriva skillnaden mellan klassiska och kvantmekaniska oscillatorer. Bohrs korrespondensprincip. | |
| | | | | Tolkningar av kvantmekaniken | Innebörden av begreppen Köpenhamnstolkningen, sammanflätning, Bells teorem, kollaps av vågfunktioner, Schrödingers katt. | Tolkning |
| | | | | Diracs 'bracket'-notation. | | Bra-ket |
| | | | | | | 4-Video, 4-Bilder |
| 5 | Rotation i 2D och 3D, vektormodellen. | Rörelsemängdsmoment från Mekanikkursen | 13, 14 | 5-1 Rotation i planet | Förstå hur en kvantmekanisk rotor kan beskrivas, lösa SE för en enkel rotor. | Reducerad massa |
| | | | | 5-2 Rörelsemängdsmoment för kvantmekanisk rotor i 2D | Förstå hur en kvantmekanisk rotor kan beskrivas, utgående från rörelsemängdsmoment | |
| | | | | 5-3 Rörelsemängdsmoment i 3D | Matematisk beskrivning av rörelsemängdsmomentet i 3D | |
| | | | | 5-4 Rotation i 3D | Upphovet till klotytefunktioner och rymdkvantisering. Vektormodellen. | |
| | | | | | | 5-Video, 5-Bilder |
| 6 | Väteliknande atomer. | Avsnitten om atomer från Fysik TB | 17, 18 | 6-1 Väteliknande atomer | Formulera SE för en väteatom, och förstå strukturen hos lösningarna. | Lösning av SE för väteatomen |
| | | | | 6-2 De radiella vågfunktionerna | Förstå struktur och egenskaper hos lösningarna till den radiella delen av vätets vågfunktioner | |
| | | | | 6-3 Spinn | Begreppet spinnkvanttal, kvantmekanisk behandling av elektronspinn. | |
| | | | | 6-4 Atomorbitaler (AO) | Begreppet AO, kvanttal som bestämmer en AO. | |
| | | | | 6-5 Övergångar och urvalsregler | Begreppet övergång. Uppkomsten av urvalsregler, och när dessa är tillämpliga. Urvalsregler för en-elektronatomer. Hur övergångsdipolmoment beräknas. | |
| | | | | | | 6-Video, 6-Bilder |
| 7 | Flerelektronatomer, termer. | 20 | 19-21 | 7-1 Orbitalapproximationen | Förstå behovet av approximationer, antaganden och konsekvenser i Orbitalapproximationen. | |
| | | | | 7-2 Skärmning, effektiv kärnladdning | Upphoven till skärmning. Hur radiella fördelningarna i olika orbitaler bidrar till skärmning. | |
| | | | | 7-3 Orbitalenergier, Aufbauprincipen | Använda Aufbauprincipen för elektronkonfigurationer, Paulis uteslutningsprincip, Hunds regler. Begreppen jonisationsenergi, elektronaffinitet. | |
| | | | | 7-4 Totala rörelsemängdsmoment | Hur rörelsemängdsmoment summeras, Clebsch-Gordan-serier, urvalsregler för flerelektronatomer. | |
| | | | | 7-5 Spinn-bankoppling | Upphovet till spinn-bankoppling, och beräkning av motsvarande energi. Begreppen Russel-Saunders-koppling och jj-koppling. | |
| | | | | 7-6 Kvanttillstånd och termer för flerelektronatomer | Hur en spektroskopisk term formuleras och tolkas, singlett- och triplett-tillstånd.. | |
| | | | | | | 7-Video, 7-Bilder |
| 8 | Molekylorbitaler, approximationer. | 22 | 23 | 8-1 Valensbindningsteori | Kännedom om begrepp och metoder inom valensbindningsteorin (VB). | |
| | | | | 8-2 Molekylorbitalteori | Born-Oppenheimerapproximationen, skillnader i angreppssätt mellan VB och Molekylorbitalteori (MO). | |
| | | | | 8-3 LCAO | Konstruktion av MO från AO, konstruera MO för vätemolekylen. | |
| | | | | 8-4 Notation för MO i diatomära system | Konstruktion av sigma- och pi-orbitaler. Rita MO-diagram för homodiatomära molekyler. Begreppen bindande resp. antibindande orbital, g/u-symmetri, HOMO, LUMO, bindningsordning. | |
| | | | | | Heteronukleära diatomära molekyler. | | |
| | | | | 8-5 Termer för molekyler | Konstruktion av termer för molekyler. | |
| | | | | | | 8-Video, 8-Bilder |
| 9 | Polyatomära system, Variations-principen, Hückelapproximationen. | Determinanter (algebra) | 24-26 | 9-1 Variationsprincipen | Förstå och formulera variationsprincipen. | |
| | | | | 9-2 Variationsprincipen för en diatomär molekyl. | | |
| | | | | 9-3 Hückelapproximationen | Förstå och formulera Hückelapproximationen. Direkt konstruera sekularekvationerna/-determinanten från en molekylstruktur. Begreppet delokaliseringsenergi. | |
| | | | | | | 9-Video, 9-Bilder |
| 10 | Gästföreläsning: Kvantkemiska beräkningar. | Ej klart ännu! | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| 11 | Introduktion till spektroskopi, rotationsspektroskopi, vibrationsspektroskopi | 2.3b, 34, 40 | 41-44 | 11-0 Introduktion | Lambert-Beers lag. Orsaker till breddning av spektrallinjer. Vågtal | |
| | Ekvipartitionsprincipen. | | | 11-1 Rotation och rotationsövergångar | Allmänna och särskilda urvalsregler för rotationsövergångar. Beräkna övergångar mellan rotationstillstånd, degeneration för rotorer. | |
| | | | | 11-2 Vibrationer i molekyler | Harmonisk approximation. Anharmonicitet och Morse-potential. | |
| | | | |
11-3 Polyatomära molekyler | Vibrationsmoder i molekyler. Normalmoder. | |
| | | | | 11-4 Urvalsregler | IR-aktivitet. Allmänna och specifika urvalsregler. Beräkning av övergångsdipolmoment. | |
| | | | | 11-5 Vibrationsspektroskopi | Användning för kemisk analys. | |
| | | | | 11-6 Ekvipartitionsprincipen | Innebörden av principen, och konsekvenserna för populationerna hos kvanttillstånd. | |
| | | | | | | 11-Video, 11-Bilder | | | | |
| 12 | Elektronövergångar och elektronspektroskopi | | 45 | 12-1 Elektronspektroskopi | Introduktion, XPS/ESCA, UPS | |
| | | | | 12-2 Fotoelektronspektroskopi | Energibalans, Koopmans teorem, utträdesarbete, bindningsenergi. | |
| | | | | 12-3 Kemiska skift | Upphov och användning av kemiska skift vid elektronspektroskopi. | |
| | | | | 12-4 Vibrationsstruktur vid elektronövergångar | Franck-Condons princip, vertikal övergång, Stokes-skift, solvatokromism. | 12-Bilder |
| 13 | Elektronspektroskopi (forts.) | | 46 | 12-5 Fluorescens och fosforescens | Processer i exciterade tillstånd, deexcitationsmekanismer, Kashas regel. | |
| | | | 93 | 12-6 Fotoprocesser | Kännedom om fotokemiska och fotofysikaliska processer, kvantutbyte, quenching och resonant energiöverföring. | 13a-Bilder |
| Magnetresonans | Magnetism och magnetfält från Fysik TB | 47 | 13-1 Kärnspinn | | |
| | | | 47 | 13-2 Magnetresonans | Magnetiska moment och magnetiskt inducerade energier. Bohr- och kärnmagneton, ESR/EPR, NMR. | |
| | | | | 13-3 Spinn I = 1/2 | Skillnad mellan elektron- och kärnspinn. | |
| | | | | 13-4 Resonans | Resonansvillkor, Larmorfrekvens. | 13b-Video |
| | | | | | | |
| 14 | Kärnspinn, Magnetresonans | | | | | | |
| | | | 48 | 14-1 NMR-spektroskopi | Kemiska skift, skärmning. | |
| | | | | 14-2 Finstruktur | Spinn-spinn-koppling, ekvivalenta kärnor, urvalsregler. | |
| | | | | | | 14-Bilder |
| 15 | NMR | | | 15-1 Fouriermetoder | Dispersiva instrument och Fouriermetoder, kontinuerliga och pulstekniker, särskilt inom IR och NMR. | |
| | | | | 15-3 Spinnrelaxation | Mekanismer för demagnetisering, spinn-eko. | 15-Bilder |
| | | | | | | |
| 16 | Statistisk termodynamik | 2.2, 2.3 Boltzmann-fördelning | 51-54 | 16-1 Boltzmann-fördelningen | Begreppen konfiguration och tillstånd, makrotillstånd och mikrotillstånd, Stirlings approximation, molekylära partitionsfunktioner. | |
| | | | 16-2 Populationsberäkningar | Beräkning av absoluta och relativa populationer. | | |
| | | | 16-3 Statistisk termodynamik | Statistisk termodynamik, koppling mellan kvantmekaniska och termodynamiska storheter. | 16-Bilder | |