Κβαντική Δομή της Ύλης

1. Θεωρητική Εισαγωγή: Σύντομη ανασκόπηση των βασικών αρχών της Κβαντομηχανικής. Οι τρεις θεμελιώδεις προτάσεις. Το άτομο του υδρογόνου: Ιδιοτιμές, ιδιοσυναρτήσεις, τροχιακά s και τροχιακά p. Βασική θεωρία του σπιν. Ταυτόσημα σωματίδια και η αρχή του Pauli. Θεωρία διαταραχών και η µέθοδος των µεταβολών: Απλά μονοδιάστατα παραδείγματα (2 εβδομάδες)
2. Άτοµα: Η έννοια του ενεργού κεντρικού πεδίου. Άρση του υδρογονικού εκφυλισµού. Το περιοδικό σύστηµα των στοιχείων. Απλές εκτιµήσεις τάξεως µεγέθους. Προσεγγιστικός υπολογισµός της θεµελιώδους στάθµης στο άτοµο του Ηλίου. Το πραγµατικό άτοµο του Υδρογόνου. Λεπτή και υπέρλεπτη υφή. Οι καταστάσεις των πολυηλεκτρονικών ατόµων. Κανόνες του Hund. (3 εβδομάδες)
3. Μόρια: Εισαγωγή στη θεωρία του χηµικού δεσµού. Το πρόβληµα του διπλού πηγαδιού. Δοµή και ιδιότητες µερικών απλών µορίων (H2, O2, H2O, NH3). Λεπτοµερέστερη µελέτη του µορίου της Αµµωνίας. Το maser της Αµµωνίας. Υβριδισµένοι χηµικοί δεσµοί και ενώσεις του άνθρακα. Απεντοπισµένοι χηµικοί δεσµοί. Το πρόβληµα των πολλών πηγαδιών σε γραµµική ή κυκλική διάταξη. Συζευγµένοι και αρωµατικοί Υδρογονάνθρακες (Πολυακετυλένιο και βενζόλιο). Ένας ποσοτικός υπολογισµός από πρώτες αρχές: Το µοριακό ιόν υδρογόνου. (4 εβδομάδες)
4. Στερεά: Το µονοδιάστατο στερεό στην προσέγγιση της ισχυρής δέσµευσης: LCAO. Ενεργειακές ζώνες και το πρόβληµα της ηλεκτρικής αγωγιµότητας. Αγωγοί, ηµιαγωγοί, µονωτές. Ενέργεια Fermi και πυκνότητα καταστάσεων. Υπέρπυκνη ύλη και το όριο Chandrasekhar. (2 εβδομάδες)
5. Ύλη και φως: Φαινομενολογία της αλληλεπίδρασης του φωτός με τα άτομα. Οι έννοιες του ρυθμού, της ενεργού διατομής και της μέσης ελεύθερης διαδρομής. Ο κανόνας του Fermi και η εφαρμογή του στη διαδικασία συντονισμού. Το φως λέιζερ και οι ιδιότητές του. Το φως καθ’ εαυτό: Πολωμένα φωτόνια και πολωτές. (2 εβδομάδες)