Temas de las clases.

Clase 00 Átomo de Hidrógeno
Temas: Hamiltoniano de dos cuerpos.  Separación de variables: centro de masa y relativas.  Soluciones centro de masa: libre, paquetes, fuerzas externas. Ecuación de Schrödinger de una partícula en un potencial coulombiano. Separación de variables angulares y radiales. Autoenergías y números cuánticos. Representación e interpretación de orbitales. Densidades de probabilidad. Diagramas de energía.  Introducción a átomos multielectrónicos. Átomos hidrogenoides y átomos alcalinos. Dependencia de la energía en el valor del momento angular. Estructura fina del átomo de hidrógeno Efecto Zeeman. Efecto Zeeman normal y anormal. Reglas de selección. Estructura Hyperfina. Corrimiento Lamb. Espectroscopia de precisión del hidrógeno.
Bibliografía: Demtröder, “Atoms, molecules and photons”, Capítulo 5

Clase 01 Átomos Multielectrónicos – momento angular

Temas: Simetría de la función de onda con y sin spin, principio de exclusión de Pauli Estados singlete y triplete. Determinante de Slater. Momento angular y acoplamiento spin-órbita. Nomenclatura: configuración electrónica y símbolos atómicos. Orto y para helio. Simetría de las funciones de onda y energía. Teoría de capas. Momento angular de capas, teorema de Unsöld. Reglas de Hund, llenado de capas y construcción de la tabla periódica. Acoplamientos de momento angular: spin-órbita (L-S) y j-j.
Bibliografía: Demtröder, “Atoms, molecules and photons”, Capítulo 6; P. W. Atkins; “Molecular Quantum Mechanics”; Budker, Kimball, DeMille, “Atomic Physics” Capítulo 1.; Drake (Ed.) Springer Handbook of Atomic, Molecular and Optical Physics (2006)  Capitulos 2 y 10.

Clase 02 Átomos Multielectrónicos – interacción coulombiana
Temas: Modelo del helio. Aproximación de electrones no interactuantes. Aproximación de apantallamiento con funciones hidrogenoides.  Simetría de las funciones de onda y energía. Términos de coulomb y de intercambio. Orto- y para-helio. Determinantes de Slater, momento angular, regularización. Hamiltonianos de más de dos electrones. Operadores de uno y de dos cuerpos.
Bibliografía: Demtröder, “Atoms, molecules and photons”, Capítulo 6; Slater – “Quantum theory of atomic struncture”; Szabo, Ostlund “Modern Quantum Chemistry”.

Temas: Principio variacional. Hatree-Fock. Energías de las soluciones de Hartree-Fock y teorema de Koopman. Ecuaciones de Roothann-Hall, elección de bases hidrogenoides y Gaussianas. Zoológico de métodos numéricos.
Bibliografía: Demtröder, “Atoms, molecules and photons”, Capítulo 6; P. W. Atkins “Molecular Quantum Mechanics”; Szabo, Ostlund “Modern Quantum Chemistry”.

Clase 04 Moléculas
Temas: Moléculas diatómicas. Aproximación de Born-Oppenheimer. Estados ligantes y anti ligantes, diagramas de Frank-Condon. Molécula de H2+. Simetrías, momento angular y nomenclatura de moléculas diatómicas. Combinación lineal de orbitales atómicos LCAO. Molécula de hidrógeno. Nomenclatura de estados excitados. Ligaduras moleculares. Vibración y rotación. Lectura de tablas de moléculas diatómicas: Herzberg. Temas: Hibridización. Diagramas de Walsh. Amoníaco: efecto túnel, máser. Butadieno, enlaces dobles y simples. Benceno, enlaces pi y sigma. Interferometría con moléculas grandes: el límite cuántico clásico.
Bibliografía: Demtröder, “Atoms, molecules and photons”, Capítulo 9 y 10; Szabo, Ostlund “Modern Quantum Chemistry”.

Clase 05 Excitación Atómica.
Excitación por impacto electrónico. Experimento de Franck-Hertz. Descarga de glow. Electrones Auger y rayos X. Autoionización.

Clase 06 – Interacción radiación-materia -  introducción
Hamiltoniano de una partícula cargada en un campo electromagnético. Energía y momento canónico. Hamiltoniano no relativista interacción luz-átomos. Aproximación dipolar. Cuantización del campo electromangético. Modos del campo, energía de vacío. Ecuaciones de Einstein, saturación y cascada cuántica. Términos multipolares de interacción luz-materia. Extra: Transiciones de dos fotones. Transiciones Raman.
Bibliografía: Goldstein “Classical Mechanics”, Cohen-Tannoudgi “Quantum Mechanics”. Vol2.; Hanken & Wolf “The physics of atoms and quanta”. Demtröder, “Atoms, molecules and photons”.

Clase 07 – Interacción radiación-materia -  reglas de selección y anchos de linea.
Reglas Transiciones multipolares con ejemplos.  Emisión esponánea y emisión estimulada en segunda cuantización. Teoría de perturbaciones dependiente del tiempo. Vida media de estados excitados. Medición de vidas medias. Vida media y ancho natural. Ensanchamiento Doppler. Perfiles de Voigt. Ensanchamiento por presión. Ensanchamiento homogéneo e inhomogéneo, en gases y en cristales.
Bibliografía: Cohen-Tannoudgi “Quantum Mechanics”. Vol2.; Hanken & Wolf “The physics of atoms and quanta”; Demtröder, “Atoms, molecules and photons”; Demtröder, “Laser Spectroscopy 1″.de selección E1, E2 y M1; paridad y momento angular.

Clase 07 -  El láser y enfriamiento láser
Idea del láser y concepto de umbral. Modos y cavidades.  Laser de tres y cuatro niveles. Láseres: rubí, helio-neón, Nr:YAG y Ti:Sa. Láseres sintonizables y pulsados. Enfriamiento láser: modelo semi-clásico, tasa de enfriamiento y temperatura limite y  melasa óptica. Trampa magneto-optica y trampas de iones.
Bilbiografía: Demtröder, “Atoms, molecules and photons”, Fox, “Quantum Optics: An Introduction”.

Clase 09 – Oscilaciones de Rabi y ecuaciones ópticas de Bloch.
Regimen de oscilaciones coherentes. Sistema de dos niveles en un campo oscilante. Aproximación de onda rotante. Marco rotante. Oscilacionesd de Rabi campo resonante y desintonizado. Matriz densidad. Sistemas abiertos, decaimiento y defasaje. Ecuaciones opticas de Bloch: soluciones numéricas y en el equilibrio. Parámetro de saturación. Espectros de absorción y emisión. Ensanchamiento por potencia.
Bibliografía: Steck ” Quantum and Atom Optics”; Feymann “Lectures on Physics Vol. 3″; Paz, Roncaglia, Schmiegelow, “Notas de Cuántica”.

Seminarios Especiales
- Schmiegelow – Espectrocopía
- Schmiegelow – Momento angular de la luz
- Schmiegelow -  Relojes atómicos y ópticos
- Codnia -  Espectrocopía láser y separación isotópica
- Stefani – Microscopía de superresolución
- Grecco – Miscroscopía