ECTS - University of Pisa
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MOLECULAR FOUNDATIONS OF SPECTROSOPY
FILIPPO LIPPARINI
Academic year2022/23
CourseCHEMISTRY
Code337CC
Credits3
PeriodSemester 1
LanguageEnglish

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
FONDAMENTI MOLECOLARI DELLE SPETTROSCOPIECHIM/02LEZIONI24
FILIPPO LIPPARINI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Lo studente che completa il corso con successo conoscerà

  • I fondamenti teorici dell'interazione fra la materia e un campo elettromagnetico
  • I fondamenti della teoria delle derivate analitiche e della teoria della risposta lineare
  • La definizione come proprietà molecolare delle quantità misurate sperimentalmente in alcune spettroscopie
  • Alcune tecniche di calcolo per tali proprietà
Knowledge

The student who successfully completes the course will know

  • The theoretical grounds of the interaction between light and matter
  • The theoretical grounds of analytical derivatives theory and linear response theory
  • The definition of some spectroscopic observables in terms of molecular properties
  • A few computational spectroscopy techniques
Modalità di verifica delle conoscenze

Esame orale
Assessment criteria of knowledge

Oral exam
Capacità

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di interpretare le proprietà spettroscopiche da un punto di vista teorico in termini di processi e proprietà molecolari
Skills

At the end of the course, the student will be able to interpret spectroscopic properties from a theoritcal point of view in terms of molecular processes and properties 
Modalità di verifica delle capacità

Esame orale
Assessment criteria of skills

Oral exam
Comportamenti

Lo studente imparerà come utilizzare strategie computazionali per predire o interpretare misure spettroscopiche sperimentali 
Behaviors

The student will learn how to use computational strategies to predict or interpret experimental spectroscopic measurments
Modalità di verifica dei comportamenti

Esame orale
Assessment criteria of behaviors

Oral exam
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Si richiede che lo studente abbia una buona conoscenza dei fondamenti della meccanica quantistica, dell'elettrodinamica classica e degli elementi fondamentali della chimica quantistica (metodo di Hartree-Fock)
Prerequisites

A good knowledge of quantum mechanics and classical electrodynamics, as well as an elementary understanding of quantum chemistry (Hartree-Fock theory) are required.

 
Corequisiti

E' fortemente consigliato aver già seguito il corso di Chimica Teorica
Co-requisites

It is strongly suggested to take the course after having followed Theoretical Chemistry.
Indicazioni metodologiche

Il corso consisterà principalmente in lezioni frontali tenute alla lavagna.

Gli argomenti da approfondire verrano concordati con gli studenti: a seconda degli argomenti, alcune lezioni potranno essere sostituite da seminari tenuti da esperti dell'argomento
Teaching methods

The course will mainly consist in traditional lectures, which will be held at the whiteboard.

As the topics to be examined in greater detailed will be decided together with the students, some of the lectures might be replaced by seminars held by experts of the topic
Programma (contenuti dell'insegnamento)

L’obiettivo del corso è quello di fornire gli strumenti teorici per definire e calcolare gli osservabili spettroscopici come proprietà di risposta molecolari a campi elettromagnetici statici e dinamici. Data la vastità dell’argomento, non tutte le spettroscopie potranno essere coperte. All’inizio del corso verrà concordata con gli studenti una lista di argomenti da approfondire. Gli argomenti trattati nel corso saranno

  • interazione luce-materia: richiami di elettrodinamica classica, Hamiltoniano del campo elettromagnetico e cenni alla sua quantizzazione. Hamiltoniano di interazione.
  • Proprietà di risposta a campi statici: teoria delle derivate analitiche, equazioni Coupled-Perturbed Hartree-Fock, derivate prime e seconde analitiche dell’energia SCF.
  • Proprietà di risposta a campi oscillanti: funzione di risposta molecolare, teoria della risposta lineare per metodi SCF ed equazioni time-dependent SCF.

Per ogni argomento saranno approfonditi aspetti e forniti esempi coerentemente con le richieste degli studenti.
Syllabus

The aim of this course is to describe the theoretical foundations of molecular spectroscopy in terms of molecular response properties to static or dynamic electromagnetic fields. As it will not be possible to cover all spectroscopies, a list of topics to detail will be chosen by the students at the beginning of the course.  The topics treated will be

  • light-matter interaction: classical electrodynamics, electromagnetic field Hamiltonian and a brief overview of its quantization. Interaction Hamiltonian.
  • Response properties to static fields: analytical derivatives theory, Coupled-Perturbed Hartree-Fock equations, analytical first and second derivatives of the SCF energy.
  • Response properties to dynamic fields: molecular response function, linear response theory for SCF methods and time-dependent SCF equations.

For each topic, a few specific aspects will be detailed and examples will be discussed consistently with the requests of the students.
Bibliografia e materiale didattico

Craig, Thirunamachandran: Molecular Quantum Electrodynamics (Dover)
Norman, Ruud, Saue: Principles and Practices of Molecular Properties

 

Il docente è disponibile a fornire ulteriore bibliografia specifica in dipendenza degli argomenti approfonditi
Bibliography

Craig, Thirunamachandran: Molecular Quantum Electrodynamics (Dover)
Norman, Ruud, Saue: Principles and Practices of Molecular Properties

 

Additional specific bibliography will be provided depending on the topics chosen by the students. 
Modalità d'esame

Esame orale

L'esame consiste in un colloquio sugli argomenti trattati nel corso.
Assessment methods

Oral exam

The exam consists in a discussion about some of the topics treated during the course. 
Updated: 29/07/2022 10:37