Solid State Physics Kierunek studiów: Fizyka
Kod programu: W4-S2FZA22.2022

Nazwa modułu: Solid State Physics
Kod modułu: W4-2F-22-14
Kod programu: W4-S2FZA22.2022
Semestr:
  • semestr zimowy 2024/2025
  • semestr zimowy 2023/2024
  • semestr zimowy 2022/2023
Język wykładowy: angielski
Forma zaliczenia: egzamin
Punkty ECTS: 5
Opis:
W trakcie wykładu student zapoznaje się z następującymi zagadnieniami: 1. Krystalografia elementarna, Materiały stałe (krystaliczne, polikrystaliczne, amorficzne), Sieć krystaliczna, Struktura krystaliczna, Rodzaje sieci, Komórka elementarna, Typowe struktury krystaliczne, Sieci Bravais. 2. Dyfrakcja, warunki dyfrakcji, prawo Bragga, sieci odwrotne, odwrotność wektorów sieci, strefy Brillouina, współczynnik struktury, płaszczyzny sieci, wskaźniki Millera. 3. Dynamika kryształów, drgania sieciowe kryształów 1D i 3D, fonony, pojemność cieplna drgań sieci, efekty anharmoniczne, przewodnictwo cieplne przez fonony, modele pojemności cieplnej (Einstein, Debye). 4. Siły międzyatomowe, rodzaje wiązań w kryształach, jonowe, kowalencyjne, metaliczne, Van der Waalsa, wodór. 5. Elektorny swobodne, Gaz Fermiego, Statystyka Fermiego-Diraca, Energia Fermiego, Gaz elektronowy w T = 0 i T > 0, Energia całkowita gazu elektronów N, Pojemność cieplna elektronowa. 6. Teoria pasmowa ciał stałych, Elektrony w potencjale okresowym, Pasma i przerwy energetyczne, Elektrony słabo i silnie związane, Przewodniki, Izolatory, Półprzewodniki. 7. Elektron w krysztale pod wpływem siły zewnętrznej, Masa efektywna elektronu, Widmo energetyczne elektronów krystalicznych w zewnętrznym polu magnetycznym, Poziomy Landaua. 8. Zjawiska transportu, Przewodnictwo elektryczne i cieplne w ciałach stałych, Prawo Wiedemanna-Franza, Efekty termoelektryczne i galwanomagnetyczne, 11. Właściwości magnetyczne ciał stałych, Diamagnetyzm, Paramagnetyzm, Ferro i antyferromagnetyzm, Atomistyczny opis momentów magnetycznych, Spin i moment orbitalny, Sprzężenie spin-orbita, Sprzężenie Russella-Saundersa, pierwiastki 3d i 4f, Rodzaje oddziaływań magnetycznych. 12. Rezonans magnetyczny (ESR, NMR) 13. Nanokrystaliczne ciała stałe
Wymagania wstępne:
Ukończony kurs wprowadzający z 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]
posiada pogłębioną wiedzę z wybranych obszarów fizyki teoretycznej i doświadczalnej [2F_14_1]
 KF_W02 [3/5] KF_U01 [3/5]
posiada szeroką wiedzę z zakresu mechaniki kwantowej i fizyki statystycznej [2F_14_2]
 KF_W03 [4/5]
posiada 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 przy budowie 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
test/kolokwium [2F_14_w_1]
2 razy w semestrze; skala ocen 2-5. Ocena końcowa z zajęć konwersatoryjnych będzie w dużej mierze oparta na wynikach testu/kolokwium.
 2F_14_1 2F_14_2 2F_14_3 2F_14_4
aktywność na zajęciach [2F_14_w_2]
Rozwiązywanie postawionych wcześniej problemów i zadań. Wykonywanie obliczeń analitycznych pojawiających się podczas zajęć przy tablicy.
 2F_14_1 2F_14_2 2F_14_3 2F_14_4
egzamin ustny [2F_14_w_3]
warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń konwersatoryjnych; zakres materiału - wszystkie zagadnienia poruszane 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 prowadzącego zagadnień będących tematem wykładu
 25
Przyswojenie notatek z wykładu, studiowanie polecanej literatury
 60 egzamin ustny [2F_14_w_3]
konwersatorium [2F_14_fs_2]
Rozwiązywanie zadań przy tablicy
 25
Rozwiązywanie zadań zleconych przez prowadzącego konwersatorium
 60 test/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)