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Academic Year/course: 2023/24

447 - Degree in Physics

26947 - Spectroscopy


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26947 - Spectroscopy
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
447 - Degree in Physics
ECTS:
5.0
Year:
4 and 3
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

The objective of the subject is to provide the student with an overview of different spectroscopic techniques (optical, paramagnetic resonance, X-ray, etc.) used in the characterization of 3d ions and rare earth elements in solids and of the lattice vibrations in bulk material, as well as in the study of surfaces. The analysis of the role of symmetry will be basic for the interpretation of the information obtained by the different spectroscopic techniques to simple systems.

These approaches and objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the 2030 Agenda of United Nations (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), in such a way that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to contribute to some extent to their achievement. SDG 4: Quality education.

It is recommended to have taken the subjects Quantum Physics I and II, Optics and Solid State I.

 

2. Learning results

The Spectroscopy subject allows the student to acquire the necessary skills for the characterization of magnetic atoms or ions in solids from a spectroscopic point of view . The learning results will enable students to:

  • Correctly interpret the effects of weak, intermediate and strong crystal field approximations on the electronic structure of ions and molecules. 

  • Obtain the selection rules associated with symmetry for transitions between electronic states and vibrations of ions and molecules.

  • Interpret the basic information obtained by applying the different spectroscopic techniques to simple systems 

  • Recognize the elements on which the choice of each spectroscopic technique is based for the characterization of molecular systems or specific solids  

 

3. Syllabus

  • Introduction. Point group theory.  

  • Crystalline field and its different approaches. The role of the symmetry of the environment on the electronic structure.

  • Optical spectroscopy: absorption and emission

  • The symmetry of molecules and their normal modes of vibration.  Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy Basic instrumentation in electronic paramagnetic resonance.

  • The spin Hamiltonian and the interpretation of electron paramagnetic resonance spectra

  • Other spectroscopic techniques.

 

4. Academic activities

The activities foreseen in this subject are the theory classes, the problem classes, the resolution of problems by the students (to be discussed in class or corrected by the teacher), and the practical sessions in the laboratory and subsequent report preparation.

  • The master classes dedicated to theory will be taught in 35 hours, according to the schedules established by the center.
  • The master classes dedicated to problem solving will be taught in 10 hours, according to the schedules established by the center. 

  • The laboratory practices will be carried out in 5 hours, at a time agreed upon with the teacher in charge.

  • Students' papers and reports must be submitted before the date of the final exam.

  • Evaluation sessions: The date of the evaluation session by means of a written test (final exam) is established by the Faculty of Sciences and is published each year on its website.

The tutoring schedule will be agreed with the students at the beginning of the term.

 

5. Assessment system

5. Assessment System

The student must demonstrate that they has achieved the intended learning results through the following assessment activities:

  • Option 1. Completion and delivery of problems of the subject taught during the four-month period. The grade of the deliveries will constitute 35% of the final grade. Laboratory practices throughout the teaching period. Students must submit a written report for each of the laboratory sessions conducted. The grade of these reports will constitute 15% of the final grade. Written test, carried out at the end of the four-month period, which will constitute 50% of the overall result.

  • Option 2. Passing the subject by means of a single global test. The evaluation will be obtained directly from a two-part examination test: Examination of questions and problems corresponding to the subject explained during the four-month period, which will constitute 85% of the final grade. Practical exam (15%), which will consist of the resolution of several practical cases similar to those carried out by the students in the classroom laboratory sessions.

 


Curso Académico: 2023/24

447 - Graduado en Física

26947 - Espectroscopia


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
26947 - Espectroscopia
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
447 - Graduado en Física
Créditos:
5.0
Curso:
4 y 3
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de la asignatura es proporcionar al alumno una visión general de diferentes técnicas espectroscópicas (ópticas, de resonancia paramagnética, rayos X, etc.) utilizadas en la caracterización de iones 3d y de tierras raras en los sólidos y de las vibraciones de la red en el material masivo, así como en el estudio de superficies. El análisis del papel de la simetría será básico para la interpretación de la información obtenida mediante las distintas técnicas espectroscópicas a sistemas sencillos.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro. ODS 4: Educación de calidad.

Se recomienda haber cursado las asignaturas: Física Cuántica I y II, Óptica y Estado Sólido I

2. Resultados de aprendizaje

La asignatura de Espectroscopia permite la adquisición por parte del alumno de las competencias necesarias para la caracterización de átomos o iones magnéticos en los sólidos desde un punto de vista espectroscópico. Los resultados del aprendizaje permitirán al alumnado:

  • Interpretar correctamente los efectos de las aproximaciones de campo cristalino débil, intermedio y fuerte sobre la estructura electrónica de iones y moléculas.
  • Obtener las reglas de selección asociadas a la simetría para transiciones entre estados electrónicos y vibraciones de iones y moléculas.
  • Interpretar la información básica que se obtiene mediante la aplicación de las distintas técnicas espectroscópicas a sistemas sencillos.
  • Reconocer los elementos sobre los que se basa la elección de cada técnica espectroscópica para la caracterización de sistemas moleculares o sólidos concretos. 

3. Programa de la asignatura

  • Introducción. Teoría de grupos puntuales.  
  • Campo cristalino y sus diferentes aproximaciones. El papel de la simetría del entorno sobre la estructura electrónica.
  • Espectroscopia óptica: absorción y emisión
  • La simetría de las moléculas y sus modos normales de vibración.  Espectroscopia infrarroja y espectroscopia Raman
  • Instrumentación básica en resonancia paramagnética electrónica.
  • El hamiltoniano de espín y la interpretación de los espectros de resonancia paramagnética electrónica
  • Otras técnicas espectroscópicas.

4. Actividades académicas

Las actividades previstas en esta asignatura son las clases de teoría, las clases de problemas, la resolución por parte de los alumnos de problemas (para su discusión en clase o para su corrección por el profesor), y las sesiones prácticas en el laboratorio y posterior realización de informes:

  • Las clases magistrales dedicadas a teoría se impartirán en 35 horas, de acuerdo a los horarios establecidos por el centro.
  • Las clases magistrales dedicadas a resolución de problemas se impartirán en 10 horas, de acuerdo a los horarios establecidos por el centro.
  • Las prácticas de laboratorio se realizarán en 5 horas, en horario acordado con el profesorado responsable.
  • Los trabajos e informes del alumnado deberán presentarse antes de la fecha del examen final.
  • Sesiones de evaluación: La  fecha de la sesión de evaluación mediante una prueba escrita (examen final) es establecida por la Facultad de Ciencias y se publica cada año en su página web.

El horario de atención de tutorías se pactará con el alumnado a principio del curso.

 

5. Sistema de evaluación

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las actividades de evaluación descritas en una de las dos opciones siguientes:

  • Opción 1. Realización y entrega de problemas de la materia impartida a lo largo de cuatrimestre.  La calificación de las entregas constituirá el 35% de la nota final. Realización de prácticas de laboratorio a lo largo del periodo de impartición de la asignatura. Los alumnos deberán entregar un informe escrito de cada una de las sesiones de laboratorio realizadas. La nota de estos informes constituirá el 15% de la nota final. Prueba escrita, realizada al final del cuatrimestre, que constituirá un 50% del resultado global.
  • Opción 2. Superación de la asignatura mediante una prueba global única. La evaluación se obtendrá directamente a partir de una prueba de examen con dos partes: Examen de cuestiones y problemas correspondientes a la materia explicada durante el cuatrimestre, que constituirá el 85 % de la calificación final. Examen práctico (15%), que consistirá en la resolución de varios supuestos prácticos similares a los realizados por los alumnos en las sesiones presenciales de laboratorio.