Tato stránka vychází z podkladů pro tištěné studijní plány (tzv. Karolinku).

Biofyzika a chemická fyzika

Garantující pracoviště: Fyzikální ústav UK
Oborový garant: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D.

Charakteristika studijního programu:
Těžiště tohoto programu leží na rozhraní fyziky, biologie a chemie. Výuka navazuje na základní fyzikální vzdělání, které prohlubuje v oblastech teoretické a experimentální fyziky důležitých pro popis a zkoumání molekul, biopolymerů, nadmolekulárních soustav a biologických objektů. Absolvent získá znalosti z kvantové teorie a statistické fyziky molekul a molekulárních systémů, z experimentálních metod biofyziky a chemické fyziky, zejména optických a dalších spektroskopických metod, strukturní analýzy a zobrazovacích technik. Studenti si vybírají jednu ze dvou specializací: teoretická nebo experimentální biofyzika a chemická fyzika. V teoretické specializaci získají hlubší znalosti v oblasti kvantové chemie, molekulární dynamiky či pokročilé teoretické spektroskopie; v experimentální v oblasti biochemie a molekulární biologie, biofyziky fotosyntézy či strukturních metod. Prostřednictvím pravidelných seminářů, diplomové práce a tematicky zaměřených přednášek získávají studenti představu o současných problémech řešených v jednotlivých oborech a o metodách vědecké práce. Díky širokému okruhu znalostí mají absolventi možnost uplatnění ve výzkumných i aplikovaných oborech souvisejících s fyzikou, biologií, chemií, medicínou, materiálovým výzkumem, bio- a nano-technologiemi, farmacií apod.

Profil absolventa studijního programu a cíle studia:
Absolvent má znalosti z kvantové teorie a statistické fyziky molekul a molekulárních systémů, z experimentálních metod biofyziky a chemické fyziky, zejména optických a dalších spektroskopických metod, strukturní analýzy a zobrazovacích technik. Absolventi teoretické specializace získají hlubší znalosti v oblasti kvantové chemie, molekulární dynamiky či pokročilé teoretické spektroskopie. Absolventi experimentální specializace získají hlubší znalosti v oblasti v oblasti biochemie a molekulární biologie, biofyziky fotosyntézy či strukturních metod. Prostřednictvím pravidelných seminářů získají studenti představu o současných problémech řešených v jednotlivých oborech a o metodách vědecké práce. Jsou zběhlí ve sdělování odborných poznatků formou prezentací anebo psaných textů, a to též v anglickém jazyce. U mnoha absolventů se předpokládá nástup profesní dráhy vědeckého pracovníka. Nabyté vzdělání nabízí absolventům uplatnění i v mezioborových týmech zabývajících se fyzikou, biologií, chemií, medicínou, materiálovým výzkumem, bio- a nano-technologiemi či farmacií.

Doporučený průběh studia

Program nabízí studentům dvě specializace – experimentální a teoretickou. Výběr specializace studenti standardně provádějí po ukončení prvního semestru (1. ročník NMgr. studia, zimní semestr). Do té doby je průběh studia v obou specializacích shodný.

V rámci každé specializace mají studenti možnost dalšího užšího zaměření studia, které se projeví ve volbě okruhů otázek ke státní závěrečné zkoušce. Studenti si vybírají dva tematické okruhy (ze tří možných) a k nim předměty z povinně volitelných předmětů skupiny I. U experimentální specializace se jedná o okruhy: 1. Biochemie a molekulární biologie (předměty NBCM012, NBCM008), 2. Optická spektroskopie a biofyzika fotosyntézy (předměty NBCM179, NBCM088) a 3. Strukturní metody (předměty NBCM098, NBCM112). U teoretické specializace se jedná o okruhy: 1. Kvantová chemie (předměty NBCM121, NBCM122, NBCM155), 2. Molekulární dynamika a statistika (předměty NBCM346, NBCM100, NFPL004) a 3. Pokročilá teoretická spektroskopie (předměty NBCM154, NBCM027, NOOE119).

Součástí společných požadavků státní závěrečné zkoušky je i obsah dvou předmětů (Kvantová teorie I, kód NBCM110 nebo NOFY075 a Obecná chemie, kód NBCM035 nebo NBCM183) zapisovaných obvykle ve třetím roce bakalářského studijního programu Fyzika jako povinně volitelné. Pokud posluchač tyto nebo jim ekvivalentní předměty neabsolvoval, měl by si je ve vlastním zájmu zapsat jako volitelné v prvním roce navazujícího magisterského studia.

Specializace: Experimentální biofyzika a chemická fyzika

Povinné a povinně volitelné předměty – skupina I (25 kreditů)

1. rok magisterského studia

kódPředmětKredityZSLS
NBCM010Bioorganická chemie 42/1 Z+Zk
NBCM177Experimentální metody biofyziky a chemické fyziky I 64/0 Zk
NBCM160Klasická a kvantová statistická fyzika molekulárních systémů 43/0 Zk
NBCM039Kvantová teorie molekul 73/2 Z+Zk
NBCM095Praktikum z experimentálních metod biofyziky a chemické fyziky I 70/5 KZ
NSZZ023Diplomová práce I 60/4 Z
NBCM178Experimentální metody biofyziky a chemické fyziky II 32/0 Zk
NBCM088Biofyzika fotosyntézy 32/0 Zk
NBCM012Biochemie 43/0 Zk
NBCM112Metody magnetické rezonance v biofyzice 43/0 Zk
NBCM179Pokročilé metody optické spektroskopie 43/0 Zk
NBCM103Praktikum z experimentálních metod biofyziky a chemické fyziky II 70/5 KZ

2. rok magisterského studia

kódPředmětKredityZSLS
NSZZ024Diplomová práce II 90/6 Z
NBCM175Seminář z biofyziky a chemické fyziky I 30/2 Z
NSZZ025Diplomová práce III 150/10 Z
NBCM176Seminář z biofyziky a chemické fyziky II 30/2 Z
NBCM008Molekulární a buněčná biologie pro biofyziky 43/0 Zk
NBCM098Rentgenová a elektronová strukturní analýza biomolekul a makromolekul 32/0 Zk
NBCM165Teoretické základy molekulární spektroskopie 32/0 Zk

Povinně volitelné předměty skupiny II (15 kreditů)

kódPředmětKredityZSLS
NBCM101Detekce a spektroskopie jednotlivých molekul 32/0 Zk
NBCM033Fyzikální základy fotosyntézy 32/0 Zk
NFPL185Pokročilá NMR spektroskopie vysokého rozlišení 52/1 Z+Zk
NBCM158Praktické aspekty zpracování experimentálních dat 31/1 Zk
NBCM014Struktura, dynamika a funkce biologických membrán 32/0 Zk
NBCM023Význam a funkce kovových iontů v biologických systémech 32/0 Zk
NBCM102Základy klasické radiometrie a fotometrie 32/0 Zk
NBCM026Experimentální technika v molekulární spektroskopii 32/0 Zk
NFPL179Kvantový popis NMR 52/1 Z+Zk
NBCM114Optická mikroskopie a vybrané biofyzikální zobrazovací techniky 32/0 Zk
NOOE012Rozptylové metody v optické spektroskopii 32/0 Zk
NBCM097Spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu 32/0 Zk
NBCM172Dvoudimenzionální elektronová spektroskopie 31/1 Z+Zk1/1 Z+Zk
NBCM316Počítačové modelování biomolekul 41/2 Z+Zk1/2 Z+Zk
NBCM018Turnusová praktika z biochemie 30/2 Z0/2 Z

Doporučené volitelné předměty

kódPředmětKredityZSLS
NBCM121Ab-initio metody a teorie hustotního funkcionálu I 52/1 Z+Zk
NBCM122Ab-initio metody a teorie hustotního funkcionálu II 32/1 Z+Zk
NBCM173Ab-initio metody pro periodické systémy 32/0 Zk
NBCM307Astrobiologie 32/1 Zk
NBCM024Biologie kvasinek 32/0 Zk
NBCM150Fyzikální pozorovaní nanoobjektů 52/1 Z+Zk2/1 Z+Zk
NAFY018Chemie pro fyziky 42/1 Z+Zk
NBCM106Chemie pro fyziky II — Analytická chemie 62/2 Z+Zk
NBCM156Chiroptická spektroskopie 32/0 Zk
NBCM154Kvantová elektrodynamika 32/0 Zk
NBCM134Kvantová teorie rezonancí 32/0 Zk
NBCM051Metody molekulové dynamiky a Monte Carlo 52/1 Z+Zk
NBCM346Molekulární dynamika I 52/1 Z+Zk
NBCM347Molekulární dynamika II 52/1 Z+Zk
NBCM181Molekulární dynamika — výpočty volné energie 31/2 KZ1/2 KZ
NBCM055Molekulární simulace při řešení struktur materiálů 52/1 Z+Zk2/1 Z+Zk
NBCM149Nanotechnologie v biologii 32/0 Z2/0 Z
NOOE119Nelineární optická spektroskopie 32/0 Zk
NFPL004Nerovnovážná statistická fyzika a termodynamika 32/0 Zk
NBCM305Optické senzory 32/0 Zk
NBCM099Praktická cvičení z kvantové teorie molekul I 40/3 Z
NBCM116Praktická cvičení z kvantové teorie molekul II 40/3 Z
NAFY080Příprava biologických vzorků 32/0 Zk
NOOE015Seminář 20/1 Z
NFPL186Seminář spektroskopie NMR vysokého rozlišení 30/2 Z0/2 Z
NBCM027Symetrie molekul 42/1 Z+Zk
NFPL003Syntetické problémy kvantové teorie 32/0 Z
NBCM115Vědecká fotografie a příbuzné zobrazovací techniky 31/1 Zk
NPRF005UNIX a LINUX pro fyziky 32/0 Z
NBCM159Úvod do počítačového řízení experimentu 41/2 KZ
NBCM308Úvod do studia struktury proteinů 32/0 Zk
NBCM100Výpočetní experimenty v teorii molekul I 40/3 KZ
NBCM125Výpočetní experimenty v teorii molekul II 60/4 KZ
NBCM041Základy teorie přenosu energie v molekulárních systémech I 32/0 Zk
NBCM186Molekulární sondy biologických procesů 32/0 Zk

Specializace: Teoretická biofyzika a chemická fyzika

Povinné a povinně volitelné předměty – skupina I (25 kreditů)

1. rok magisterského studia

kódPředmětKredityZSLS
NBCM010Bioorganická chemie 42/1 Z+Zk
NBCM177Experimentální metody biofyziky a chemické fyziky I 64/0 Zk
NBCM160Klasická a kvantová statistická fyzika molekulárních systémů 43/0 Zk
NBCM039Kvantová teorie molekul 73/2 Z+Zk
NBCM095Praktikum z experimentálních metod biofyziky a chemické fyziky I 70/5 KZ
NSZZ023Diplomová práce I 60/4 Z
NBCM178Experimentální metody biofyziky a chemické fyziky II 32/0 Zk
NBCM121Ab-initio metody a teorie hustotního funkcionálu I 52/1 Z+Zk
NBCM154Kvantová elektrodynamika 32/0 Zk
NBCM346Molekulární dynamika I 52/1 Z+Zk
NBCM100Výpočetní experimenty v teorii molekul I 40/3 KZ

2. rok magisterského studia

kódPředmětKredityZSLS
NSZZ024Diplomová práce II 90/6 Z
NBCM175Seminář z biofyziky a chemické fyziky I 30/2 Z
NSZZ025Diplomová práce III 150/10 Z
NBCM176Seminář z biofyziky a chemické fyziky II 30/2 Z
NBCM122Ab-initio metody a teorie hustotního funkcionálu II 32/1 Z+Zk
NBCM155Metody teorie pole v teorii mnoha částic 32/0 Zk
NFPL004Nerovnovážná statistická fyzika a termodynamika 32/0 Zk
NBCM027Symetrie molekul 42/1 Z+Zk
NBCM165Teoretické základy molekulární spektroskopie 32/0 Zk
NOOE119Nelineární optická spektroskopie 32/0 Zk

Povinně volitelné předměty skupiny II (15 kreditů)

kódPředmětKredityZSLS
NBCM067Kvantová optika I 52/1 Z+Zk
NBCM347Molekulární dynamika II 52/1 Z+Zk
NBCM131Pokročilé metody molekulové dynamiky 32/0 Zk
NBCM041Základy teorie přenosu energie v molekulárních systémech I 32/0 Zk
NBCM093Kvantová optika II 52/1 Z+Zk
NBCM134Kvantová teorie rezonancí 32/0 Zk
NBCM099Praktická cvičení z kvantové teorie molekul I 40/3 Z
NBCM116Praktická cvičení z kvantové teorie molekul II 40/3 Z
NBCM125Výpočetní experimenty v teorii molekul II 60/4 KZ
NBCM055Molekulární simulace při řešení struktur materiálů 52/1 Z+Zk2/1 Z+Zk
NBCM180Teoretický seminář biofyziky a chemické fyziky 20/1 Z0/1 Z

Doporučené volitelné předměty

kódPředmětKredityZSLS
NBCM173Ab-initio metody pro periodické systémy 32/0 Zk
NBCM307Astrobiologie 32/1 Zk
NBCM184Asymptotické metody ve fyzice 52/1 Z+Zk
NBCM088Biofyzika fotosyntézy 32/0 Zk
NBCM012Biochemie 43/0 Zk
NBCM101Detekce a spektroskopie jednotlivých molekul 32/0 Zk
NBCM172Dvoudimenzionální elektronová spektroskopie 31/1 Z+Zk1/1 Z+Zk
NBCM026Experimentální technika v molekulární spektroskopii 32/0 Zk
NBCM150Fyzikální pozorovaní nanoobjektů 52/1 Z+Zk2/1 Z+Zk
NBCM033Fyzikální základy fotosyntézy 32/0 Zk
NBCM156Chiroptická spektroskopie 32/0 Zk
NBCM067Kvantová optika I 52/1 Z+Zk
NFPL179Kvantový popis NMR 52/1 Z+Zk
NBCM112Metody magnetické rezonance v biofyzice 43/0 Zk
NBCM051Metody molekulové dynamiky a Monte Carlo 52/1 Z+Zk
NBCM008Molekulární a buněčná biologie pro biofyziky 43/0 Zk
NBCM181Molekulární dynamika — výpočty volné energie 31/2 KZ1/2 KZ
NBCM114Optická mikroskopie a vybrané biofyzikální zobrazovací techniky 32/0 Zk
NBCM316Počítačové modelování biomolekul 41/2 Z+Zk1/2 Z+Zk
NTMF002Pokročilá kvantová teorie 63/1 Z+Zk
NFPL185Pokročilá NMR spektroskopie vysokého rozlišení 52/1 Z+Zk
NBCM179Pokročilé metody optické spektroskopie 43/0 Zk
NBCM158Praktické aspekty zpracování experimentálních dat 31/1 Zk
NBCM103Praktikum z experimentálních metod biofyziky a chemické fyziky II 70/5 KZ
NBCM098Rentgenová a elektronová strukturní analýza biomolekul a makromolekul 32/0 Zk
NOOE012Rozptylové metody v optické spektroskopii 32/0 Zk
NOOE015Seminář 20/1 Z
NFPL186Seminář spektroskopie NMR vysokého rozlišení 30/2 Z0/2 Z
NFPL003Syntetické problémy kvantové teorie 32/0 Z
NPRF005UNIX a LINUX pro fyziky 32/0 Z
NBCM159Úvod do počítačového řízení experimentu 41/2 KZ
NBCM308Úvod do studia struktury proteinů 32/0 Zk
NBCM115Vědecká fotografie a příbuzné zobrazovací techniky 31/1 Zk
NBCM102Základy klasické radiometrie a fotometrie 32/0 Zk
NBCM042Základy teorie přenosu energie v molekulárních systémech II 32/0 Zk

Podmínky pro přihlášení ke státní závěrečné zkoušce

získání alespoň 120 kreditů
splnění všech povinných předmětů zvoleného programu
získání alespoň 25 kreditů z povinně volitelných předmětů programu ze skupiny I 
získání alespoň 15 kreditů z povinně volitelných předmětů programu ze skupiny II
odevzdání vypracované diplomové práce ve stanoveném termínu

Předmět lze splnit jeho úspěšným absolvováním či uznáním z předchozího studia.

Požadavky k ústní části státní závěrečné zkoušky

A. Společné požadavky

1. Kvantová teorie a statistická fyzika molekul a molekulárních systémů (jedna otázka u SZZ)

Antisymetrie vlnové funkce, výměnná interakce.
Bornova-Oppenheimerova a adiabatická aproximace.
Molekula vodíku. Atomové a molekulové orbitaly.
Metoda LCAO a metoda valenčních vazeb, klasifikace elektronových hladin, Hückelova metoda.
Jednočásticová aproximace, Hartreeho a Hartreeho-Fockovy rovnice, Roothaanovy rovnice.
Základy teorie hustotního funkcionálu, Hohenbergovy-Kohnovy teorémy.
Úvod do metod konfigurační interakce, vázaných klastrů a poruchové teorie, základní rovnice a vlastnosti, Brillouinův theorém.
Pauliho a Diracova rovnice. Spin-orbitální a spin-spinová interakce.
Orbitální a spinový magnetický moment a jejich interakce s vnějšími poli.
Kvantování elektromagnetického pole, interakce elektromagnetického záření s molekulami. Fermiho zlaté pravidlo.
Absorpce, stimulovaná a spontánní emise. Dipólová aproximace, výběrová pravidla.
Silová pole v molekulárních soustavách.
Základní statistické soubory a distribuce, ergodický teorém.
Metoda Monte Carlo.
Klasická molekulární dynamika.
Liouvillova rovnice.
Matice hustoty. Wignerova hustota.
Základní kvantová statistická rozdělení.
Evoluce matice hustoty (Liouvillova-von Neumannova rovnice).
Kvantové řídicí rovnice, redukované hustoty.

2. Experimentální metody biofyziky a chemické fyziky (jedna otázka u SZZ)

Zdroje, detektory a spektrální analyzátory v optické spektroskopii.
Interakce optického záření s izolovanou molekulou. Výběrová pravidla pro elektronové, vibrační a rotační optické přechody.
Metody a použití elektronové absorpční spektroskopie. Metoda excitace a sondování.
Metody a použití vibrační absorpční spektroskopie.
Metody elastického, dynamického a Brillouinova rozptylu a jejich využití.
Ramanův rozptyl, metody měření a využití.
Použití polarizovaného záření a jeho analýzy v optické spektroskopii. Lineární a cirkulární dichroismus, emisní anizotropie.
Principy a základní pojmy luminiscence (typy luminescence, Jablonského diagram, kinetiky, kvantový výtěžek, doby života, Franck-Condonův princip).
Vliv mezimolekulárních interakcí na parametry luminiscence (vliv prostředí, rezonanční přenos energie, zhášení emise).
Single-molekulární spektroskopie. Vliv interakce s okolím na tvar spektrální čáry.
Měření stacionární a časově rozlišené luminiscence.
Rozptyl a difrakce rentgenového záření, elektronů a neutronů.
Principy základních difrakčních metod. Symetrie a struktura krystalů a jejich určení z difrakčního obrazu.
Elektronová mikroskopie, mikroskopie atomárních sil a skenovací tunelová mikroskopie.
Hmotnostní spektrometrie.
Jaderná magnetická rezonance: princip, experimentální uspořádání, excitace a detekce signálu, základní pulsní sekvence.
NMR vysokého rozlišení organických látek v kapalinách: interpretace spekter.
Elektronová paramagnetická rezonance: princip, experimentální uspořádání, použití.
Separační metody (centrifugace, chromatografie, elektroforéza).

B Specializace Experimentální biofyzika a chemická fyzika

Třetí otázka SZZ je volena ze dvou tematických okruhů, které si student vybere dle svého zaměření.

1. Biochemie a molekulární biologie

Složení a struktura základních biomolekul (nukleové kyseliny, proteiny, sacharidy).
Glykolýza a glykolytické reakce. Anaerobní odbourávání cukrů. Coriho cyklus.
Aerobní odbourávání cukrů. Vznik acetylkoenzymu A.
Citrátový cyklus a jeho amfibolická povaha. Oxidativní fosforylace.
Biologické membrány, selektivní permeabilita biologických membrán, typy transportu biologickou membránou.
Struktura bakteriálních a eukaryotických buněk, buněčné dělení, buněčný cyklus.
Uspořádání DNA v buňkách, struktura a funkce chromosomů, chromatinu a nukleosomů, funkce centromer a telomer, histony, epigenetická dědičnost a priony.
Zpracování genetické informace, replikace DNA, transkripce a úpravy RNA, RNA svět, prokaryotická a eukaryotická translace.
Základní principy regulace genové exprese, regulace prokaryotické a eukaryotické iniciace transkripce, umlčování genů.
Mutace a mutageneze, poškození DNA a reparace poškozené DNA, oprava chyb vzniklých při replikaci DNA.
Metody studia DNA a genové exprese, genové inženýrství, fluorescenční proteiny.

2. Optická spektroskopie a biofyzika fotosyntézy

Fluorescenční značky a sondy, fluorescenční proteiny, fluorescence proteinů.
Nelineární metody Ramanova rozptylu (HRS, SRS, CARS), Ramanova optická aktivita (ROA).
Pokročilé techniky Ramanovy spektroskopie (SERS, CRM, DCDR).
Generace a charakterizace femtosekundových pulsů. Základy 2DES spektroskopie.
Nelineární optické jevy a jejich využití v optické spektroskopii.
Metody vysokého spektrálního rozlišení. Nízkoteplotní spektroskopie.
Přenos a zhášení excitace ve fotosyntetických anténách.
Rozdělení a přenos náboje v nízko- a vysokopotenciálových reakčních centrech.
Přenos elektronu fotosyntetickou membránou, fosforylace, srovnání s respirační membránou.
Fixace uhlíku ve fotosyntéze.
Biofyzikální metody zkoumání a měření fotosyntézy (variabilní fluorescence, gazometrie, fotoakustická spektroskopie).

3. Strukturní metody

Teplotní kmity a jejich vliv na difrakční záznam. Pattersonova funkce a její využití při řešení krystalových struktur.
Metody řešení fázového problému strukturní analýzy.
Strukturní faktor a Friedelův zákon.
Přednostní orientace krystalitů – textura.
Porovnání, konstrukce a použití transmisního a skenovacího elektronového mikroskopu.
Principy a zásady přípravy preparátů pro TEM a SEM. Mechanismus tvorby obrazu v TEM a SEM.
Elektrické a magnetické momenty atomových jader, energie v elektrickém a magnetickém poli, jev jaderné magnetické rezonance. Jaderný paramagnetismus, relaxační procesy.
NMR spektroskopie vysokého rozlišení v kapalné a pevné fázi: spinový hamiltonián, typy interakci a jejich projevy ve spektrech, metody vysokého rozlišení v pevné fázi.
Jedno- a více-dimenzionální pulzní NMR: koncepce, základní pulzní sekvence, využití koherentního transferu polarizace a nukleárního Overhauserova jevu.
Zobrazování MR: přístrojové vybavení, princip dosažení prostorového rozlišení, metody získání kontrastu, speciální aplikace (angiografie, fMRI, spektroskopie MRI).
Elektronová spinová (paramagnetická) rezonance: kontinuální a pulsní metodika experimentu, spinový hamiltonián, interakce a jejich projevy ve spektrech.

B Specializace Teoretická biofyzika a chemická fyzika

Třetí otázka SZZ je volena ze dvou tematických okruhů, které si student vybere dle svého zaměření.

1. Kvantová chemie

Porovnání restricted a unrestricted Hartreeho-Fockových rovnic a jejich vlastností.
Metody konfigurační interakce, formulace a charakteristika.
Použití poruchové teorie k výpočtu korelační energie, Møllerova-Plessetova metoda.
Metoda vázaných klastrů, excitační operátory, rovnice a základní vlastnosti.
Koncepční teorie hustotního funkcionálu – chemický potenciál, tvrdost a měkkost elektronové hustoty, Fukuiho funkce, časově závislá teorie.
Slabé mezimolekulové interakce, multipolová aproximace.

2. Molekulární dynamika a statistika

Numerické propagátory odvozené z Liouvillova operátoru.
Algoritmy pro kontrolu tlaku, algoritmy pro kontrolu teploty. Fixace a omezení stupňů volnosti.
Nerovnovážná molekulární dynamika.
Molekulární mechanika, parametrizace silových polí.
Metody molekulárních simulací – započítávání nevazebných interakcí, analýza trajektorií.
Stochastické procesy (Langevinovské dynamiky, normální a anomální difuze).
Stochastická kvantová dynamika.
Entropie v nerovnovážných dějích (Boltzmannův H-, Jarzynského a fluktuační teorémy).

3. Pokročilá teoretická spektroskopie

Symetrie v kvantové mechanice (kvantová čísla, bloková diagonalizace hamiltoniánu).
Symetrie ve spektroskopii atomů a molekul (výběrová pravidla, povolené a zakázané přechody, snížení symetrie ve vnějších elektromagnetických polích).
Rozptyl fotonů na atomu (Rayleighův, Ramanův, rezonanční a Thomsonův rozptyl).
Radiační korekce k atomovým spektrům (Lambův posuv, vlastní energie elektronu a fotonu).
Tvar absorpční čáry (teorie lineární odezvy, korelační funkce lázně).
Poruchová teorie pro časově rozlišené nelineární spektroskopie (metoda excitace a sondování, fotonové echo).