Solid State Physics Kierunek studiów: Fizyka
Kod programu: W4-S2FZA22.2.2021

Nazwa modułu: Solid State Physics
Kod modułu: W4-2F-12-14
Kod programu: W4-S2FZA22.2.2021
Semestr: semestr zimowy 2021/2022
Język wykładowy: angielski
Forma zaliczenia: egzamin
Punkty ECTS: 5
Opis:
Podczas wykładu student poznaje następujące zagadnienia:  Kwantowo mechaniczny opis stanów elektronowych w ciele stałym, twierdzenie Blocha, pęd elektronu w ciele stałym, identyczność elektronów, jej konsekwencje, formalizm drugiego kwantowania.  Kohezja jej opis w dla najprostszych układów.  Proste układy wielociałowe opisywane w formalizmie drugiego kwantowania (układ dwupoziomowy, z różna liczbą elektronów).  Ogólna postać Hamiltonianu opisującego własności elektronów w ciele stałym, jego polowa postać, przydatne bazy jednocząstkowe użyteczne przy zapisie ogólnej postaci Hamiltonianu, jednocząstkowa baza Blocha, Wanniera. Transformacja unitarna wiążąca obie te bazy.  Najprostsza postać wielopasmowa Hamiltonianu dla elektronów w ciele stałym, przybliżenie swobodnych elektronów, przybliżenie ciasnego wiązania (TBA-tight inding approximations), energia kohezji.  Teoria liniowej reakcji Kubo na zewnętrzne zaburzenie w układzie wielu ciał, uogólnione podatności na zewnętrzne zaburzenie elektryczne i magnetyczne.  Prąd elektryczny w układzie w stanie bliskim stanowi równowagi, konstrukcja operatora prądu, tensor przewodnictwa elektrycznego, prawo Ohma.  Przegląd najważniejszych, modelowych Hamiltonianów mających zastosowanie do ciała stałego (modele Hubbarda, Andersona, s-f, sieci Kondo, Isinga, Heisenberga), interpretacja parametrów w tych modelach.  Najprostsze przybliżenia wielociałowe (przybliżenie pola molekularnego) stosowane do tych modeli, ich rezultaty i ich weryfikacja eksperymentalna.  Teoria funkcjonału gęstości DFT-(Density Functional Theory) – podstawy, znaczenie jednocząstkowej gęstości stanów, układy fermionowe.  Stany elektronowe w przybliżeniach zastosowanych do DFT dla ciał stałych, ich fizyczna interpretacja i weryfikacja eksperymentalna..  Elementarna teoria fotoemisji z powierzchni ciała stałego, wyrażenie prądu fotoemisji przez gęstości spektralne efekty wielociałowe,.  Uogólnienia teorii funkcjonału gęstości, TDFT (time dependent DFT), współczesne zastosowania Egzamin obowiązkowy
Wymagania wstępne:
Ukończony wstępny kurs mechaniki kwantowej, znajomość podstaw analizy matematycznej i algebry
Literatura podstawowa:
1) C. Kittel: Introduction to Solid State Physics, 2) Georg Busch Horst Schade: Lectures on Solid State Physics, 3) Neil W. Ashcroft, N. David Mermin: Solid state physics
Efekt modułowy Kody efektów kierunkowych do których odnosi się efekt modułowy [stopień realizacji: skala 1-5]
ma pogłębioną wiedzę z wybranych działów fizyki teoretycznej i doświadczalnej [2F_14_1]
 KF_W02 [3/5] KF_U01 [3/5]
posiada poszerzoną wiedzę z mechaniki kwantowej i fizyki statystycznej [2F_14_2]
 KF_W03 [4/5]
ma pogłębioną wiedzę z zakresu fizyki fazy skondensowanej [2F_14_3]
 KF_W04 [4/5]
zna i rozumie opis zjawisk fizycznych w ramach wybranych modeli teoretycznych; potrafi samodzielnie odtworzyć podstawowe prawa fizyczne [2F_14_4]
 KF_W05 [4/5] KF_U02 [4/5]
zna formalizm matematyczny przydatny w konstruowaniu i analizie modeli fizycznych o średnim poziomie złożoności; rozumie konsekwencje stosowania metod przybliżonych [2F_14_5]
 KF_W06 [4/5]
Typ Opis Kody efektów modułowych do których odnosi się sposób weryfikacji
kolokwium [2F_14_w_1]
2 razy w semestrze; skala ocen 2-5. Ocena końcowa z konwersatorium oparta będzie znacznym stopniu na wynikach kolokwium.
 2F_14_1 2F_14_2 2F_14_3 2F_14_4
aktywność na zajęciach [2F_14_w_2]
Rozwiązywanie wcześniej postawionych problemów, zadań. Wykonywanie przy tablicy analitycznych obliczeń pojawiających się w trakcie zajęć.
 2F_14_1 2F_14_2 2F_14_3 2F_14_4
egzamin ustny [2F_14_w_3]
warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie konwersatorium; zakres materiału – wszystkie zagadnienia omawiane na wykładach; skala ocen 2-5;
 2F_14_3 2F_14_4 2F_14_5
Rodzaj prowadzonych zajęć Praca własna studenta Sposoby weryfikacji
Typ Opis (z uwzględnieniem metod dydaktycznych) Liczba godzin Opis Liczba godzin
wykład [2F_14_fs_1]
Omówienie przez wykładowcę zagadnień będących tematem wykładu
 25
Zapoznawanie się z notatkami z wykładów, studiowanie zalecanej literatury
 40 kolokwium [2F_14_w_1] egzamin ustny [2F_14_w_3]
konwersatorium [2F_14_fs_2]
Rozwiązywanie zadań przy tablicy
 25
Rozwiązywanie zadań zadanych przez prowadzącego konwersatorium
 40 kolokwium [2F_14_w_1] aktywność na zajęciach [2F_14_w_2]
Załączniki
Opis modułu (PDF)
Informacje o sylabusach mogą ulec zmianie w trakcie trwania studiów.
Sylabusy (USOSweb)
Semestr Moduł Język wykładowy
(brak danych)