Fizyka fazy skondensowanej II

Podstawy mechaniki kwantowej, termodynamiki i fizyki ciała stałego.

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2015/2016, 2016/2017

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego):

wykład 30

konwersatorium 15

konsultacje 10

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 55

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 2

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta);

przygotowanie się do konwersatorium 15

studiowanie literatury 10

przygotowanie się do egzaminu i kolokwium 20

Łączna liczba godzin niekontaktowych 45

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 2

Całkowita liczba punktów ECTS dla modułu 4

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2017/2018, 2018/2019

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego):

wykład 30

konwersatorium 15

konsultacje 10

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 55

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 2

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta);

przygotowanie się do konwersatorium 15

studiowanie literatury 10

przygotowanie się do egzaminu i kolokwium 20

Łączna liczba godzin niekontaktowych 45

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 2

Całkowita liczba punktów ECTS dla modułu 4

Sposób weryfikacji na studiach drugiego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Nr XXII - 39.8/12 Senatu Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z dnia 25 kwietnia 2012 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2015/2016, 2016/2017

W1-W5 - egzamin pisemny i ustny, konwersatorium - kolokwium, odpowiedź ustana.

U1-U3 - egzamin pisemny i ustny, konwersatorium - kolokwium, odpowiedź ustana.

K1, K2 - egzamin pisemny i ustny, konwersatorium - kolokwium, odpowiedź ustana.

Sposób weryfikacji na studiach drugiego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Nr XXIV - 7.7/17 Senatu Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z dnia 31 maja 2017 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2017/2018, 2018/2019

W1-W5 - egzamin pisemny i ustny, konwersatorium - kolokwium, odpowiedź ustana.

U1-U3 - egzamin pisemny i ustny, konwersatorium - kolokwium, odpowiedź ustana.

K1, K2 - egzamin pisemny i ustny, konwersatorium - kolokwium, odpowiedź ustana.

Przedmiot obejmuje następujące zagadnienia:

1. Wiązania chemiczne w ciele stałym (rodzaje wiązań i ich właściwości, podstawowe pojęcia i przykłady).

2. Symetria a tensory fizyczne.

3. Sieci krystaliczne (sieć Bravais'go, baza, translacja, wektory proste, komórka elementarna, przykłady sieci, wskaźniki Millera, komórka Wignera-Seitza).

4. Dyfrakcja na kryształach i sieć odwrotna (przybliżenie jednokrotnego rozproszenia, funkcja Pattersona, geometryczny czynnik strukturalny, warunek Bragga, teoria Lauego, definicja sieci odwrotnej, strefy Brillouina, odległości międzypłaszczyznowe).

5. Klasyczny opis dynamiki sieci krystalicznej (równania ruchu i podejście Lagrange'a, łańcuch drgających atomów z bazą jedno- i dwuatomową, drgania akustyczne i optyczne).

6. Kwantowa teoria drgań sieci krystalicznej (kwantowanie drgań i fonony, energia termiczna oscylatora harmonicznego).

7. Przybliżenie adiabatyczne (hamiltonian, równanie Schrödingera, dyskusja pominiętych członów).

8. Przybliżenie jednoelektronowe (metoda Hartree i Hartree-Focka).

9. Twierdzenie Blocha (warunki Borna – von Karmana, pojęcie kwazipędu).

10. Widmo energetyczne elektronów w krysztale (metoda fal płaskich, pusta sieć o symetrii kubicznej prostej, struktura pasmowa, mechanizm powstawania przerwy energetycznej, metoda ciasnego wiązania, dyspersja a masa efektywna).

11. Gaz elektronowy w ciele stałym (gęstość stanów elektronowych, funkcja rozkładu Fermiego-Diraca, ciepło właściwe).

12. Magnetyzm (materiały magnetyczne, podstawowe pojęcia i definicje, paramagnetyzm Pauliego, diamagnetyzm, oddziaływanie wymienne, ferromagnetyzm, prawo Curie-Weissa, antyferromagnetyzm, prawo Neela).

13. Nadprzewodnictwo (podstawowe właściwości, teoria BCS, nadprzewodniki egzotyczne, model Hubbarda).

1. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa 1999.

2. A. I. Anselm, Wstęp do fizyki półprzewodników, PWN, Warszawa 1967.

3. W. A. Harrison, Teoria ciała stałego, PWN, Warszawa 1976.

4. N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Fizyka ciała stałego, PWN, Warszawa 1986.

5. H. Ibach, H. Lueth, Fizyka ciała stałego, PWN, Warszawa 1996.

6. J. M. Ziman, Wstęp do teorii ciała stałego, PWN, Warszawa 1977.

7. I. M. Cydilkowski, Elektrony i dziury w półprzewodnikach, PWN, Warszawa 1976.

8. J. Spałek, Wstęp do fizyki materii skondensowanej, PWN, Warszawa 2015.

9. M. Subotowicz (red.), Wstęp do fizyki ciała stałego, Lublin 1981.

10. M. Subotowicz (red.), Metody doświadczalne w fizyce ciała stałego, Lublin 1976.

Na podstawie Uchwały Nr XXII - 39.8/12 Senatu Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z dnia 25 kwietnia 2012 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2015/2016, 2016/2017

WIEDZA

W1. Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu fizyki i matematyki, obejmującą podstawy mechaniki kwantowej, fizyki fazy skondensowanej i termodynamiki niezbędną do rozumienia i opisu zjawisk i procesów przyrodniczych; K_W01, K_W02, K_W03.

W2. Zna twierdzenia, prawa fizyczne z dziedziny fizyki materii skondensowanej; K_W03.

W3. Zna techniki mikroskopowe i spektroskopowe służące do obserwacji, obrazowania i badania powierzchni ciała stałego; K_W05, K_W09

W4. Posiada wiedzę o aktualnych kierunkach rozwoju i najnowszych odkryciach w fizyce fazy skondensowanej; K_W04

W5. Zna metody roziwązaywania zadań inżynierskich związanych z fizyką fazy skondensowanej i inżynierią materiałową: K_Inz_W02

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi zastosować metodę naukową w rozwiązywaniu problemów z zakresu fizyki fazy skondensowanej; K_U01

U2. Potrafi samodzielnie odtworzyć twierdzenia, prawa fizyczne i ich dowody z fizyki materii skondensowanej; K_U04, K_U05, K_U06

U3. Potrafi zastosować metody analityczne podczas rozwiązaywania zadań inżynierskich z zakresu fizyki fazy skondensowanej: K_Inz_U04

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Krytycznie odnosi się do posiadanej wiedzy z zakresu fizyki fazy skondensowanej i rozumie jej znaczenie; K_K01

K2. Ma świadomość odpowiedzialności za własną pracę i aspektów etycznych ( np. prawa autorskie, uczciwość naukowa, itp.) pracy

naukowej; K_K06

Na podstawie Uchwały Nr XXIV - 7.7/17 Senatu Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z dnia 31 maja 2017 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2017/2018, 2018/2019

WIEDZA

W1. Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu fizyki i matematyki, obejmującą podstawy mechaniki kwantowej, fizyki fazy skondensowanej i termodynamiki niezbędną do rozumienia i opisu zjawisk i procesów przyrodniczych; K_W01, K_W02, K_W03.

W2. Zna twierdzenia, prawa fizyczne z dziedziny fizyki materii skondensowanej; K_W03.

W3. Zna techniki mikroskopowe i spektroskopowe służące do obserwacji, obrazowania i badania powierzchni ciała stałego; K_W05, K_W09

W4. Posiada wiedzę o aktualnych kierunkach rozwoju i najnowszych odkryciach w fizyce fazy skondensowanej; K_W04

W5. Zna metody roziwązaywania zadań inżynierskich związanych z fizyką fazy skondensowanej i inżynierią materiałową: K_Inz_W02

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi zastosować metodę naukową w rozwiązywaniu problemów z zakresu fizyki fazy skondensowanej; K_U01

U2. Potrafi samodzielnie odtworzyć twierdzenia, prawa fizyczne i ich dowody z fizyki materii skondensowanej; K_U04, K_U05, K_U06

U3. Potrafi zastosować metody analityczne podczas rozwiązaywania zadań inżynierskich z zakresu fizyki fazy skondensowanej: K_Inz_U04

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Krytycznie odnosi się do posiadanej wiedzy z zakresu fizyki fazy skondensowanej i rozumie jej znaczenie; K_K01

K2. Ma świadomość odpowiedzialności za własną pracę i aspektów etycznych ( np. prawa autorskie, uczciwość naukowa, itp.) pracy

naukowej; K_K06