FY541: Atomfysik

Dette kursus giver både en introduktion til de fundamentale begreber i atom-, molekylær- og optisk (AMO) fysik og et indblik i nuværende ’hotte’ emner indenfor feltet. Ved kursets afslutninger vil de studerende have en generel viden om moderne atomfysik, ligesom de vil kende til state-of-the-art indenfor eksperimentel kvantefysik.
Kurset giver dermed et stærkt grundlag for studerende, der vil fortsætte med at studere atom-, molekylær- og optisk fysik på et højere niveau, både teoretisk og eksperimentelt.

Kurset bygger på færdigheder, man opnår i kurserne: FT504: Elektromagnetisme og optik (10 ECTS), Kvantemekanik I og II (FY544 og FY547) (2 x 5 ECTS) og giver de studerende en akademisk basis for at studere emner indenfor moderne kvantevidenskab såsom atom- og molekylærfysik, kvanteoptik, kvanteinformatik og photonics.

Det eksplicitte fokus for kurset er at:

• Give kompetencer til at håndtere komplekse opgaver og selvstændigt deltage i tværfagligt arbejde og anvende kursusindholdet til innovativ opgaveløsning.
• Give værktøjer til at anvende fysiske principper og matematiske redskaber til at formulere og evaluere fysiske modeller.
• Give viden om og forståelse af kvantemekanikkens grundlæggende principper og dens anvendelse på atomer og lys.

Læringsmålet med kurset er, at den studerende

• Kan anvende formalismen fra kvantemekanik til at beskrive atomare og fotoniske systemer og deres interaktioner.
• Forstår de fundamentale principper indenfor atomfysik og kan bruge disse principper til at forklare det periodiske system og opbygningen af stof.
• Kan anvende principperne i kvantemekanik til kvantitativt at beskrive udfaldet af forskellige state-of-the-art eksperimenter.
• Forstår betydningen af kvantemekaniske fænomener i både grundlæggende naturvidenskab og teknologiske anvendelser. 

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Atomstruktur – atomfysik udover hydrogenatomet
• Multielektron-atomer og -molekyler
• Atomer i elektromagnetiske felter
• Interaktion mellem atomer og lys
• Ultrakolde atomer og ioner
• Kernemagnetisk resonans
• Nano-optik

• D. J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics (3rd edition)
• Christopher Foot: Atomic Physics

Se itslearning for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

• Introfase (forelæsning) - Antal timer: 28 (14 uger med en forelæsning om ugen)
• træningsfase: Antal timer: 14, heraf eksaminatorie 14 timer (En dobbelttime med eksaminatorie hver anden uge)

Introfasen består af forelæsninger hvor de centrale emner i kurset bliver gennemgået, dels i form af generel teori og i form af eksempler. Selvom det meste af undervisningen er baseret på forelæsninger, er der fokus på at involvere de studerende gennem spørgsmål og diskussion. I eksaminatorietimerne forventes det at de studerende udvikler deres evner ved at løse problemer og gennem diskussion med underviseren og hinanden. De studerende vil løse opgaver ved tavlen ud fra hvad de har forberedt på forhånd og med hjælp fra klassen og instruktoren.

Aktiviteter i studiefasen: Problemløsning