KARTA KURSU

załącznik nr 2 do zarządzenia Rektora nr R-12/2007
KARTA KURSU
NAZWA
NAZWA W J. ANG.
Fizyka fazy skondensowanej
Condensed Matter Physics
PUNKTACJA ECTS
KOD
ZESPÓŁ DYDAKTYCZNY
KOORDYNATOR
Prof. dr hab. Ryszard J. Radwanski
dr. hab. Hoa Kim-Ngan NhuTarnawska, prof. AP
WARUNKI WSTĘPNE
WIEDZA
UMIEJĘTNOŚCI
KURSY
Kurs poświęcony jest omówieniu własności strukturalnych, mechanicznych, cieplnych,
elektrycznych i magnetycznych ciał stałych.
Wykład wchodzi w skład szerokiego kursu poświęconego problemom współczesnej fizyki. Po
wysłuchaniu kursu studenci powinni umieć wykorzystać nabytą wiedzę do interpretacji zjawisk
fizycznych oraz umieć przekazać ją uczniom
kursy podstawowe: mechanika, elektrodynamika, termodynamika i budowa materii,
mechanika kwantowa,
fizyka atomowa
EFEKTY KSZTAŁCENIA
Opanowanie treści programowych: Wewnętrzna struktura ciał stałych, rodzaje wiązań. Sieć
krystaliczna, oznaczenia Millera. Dyfrakcja promieni rentgenowskich na kryształach.
Własności mechaniczne ciał stałych, deformacje i dyslokacje.
Własności cieplne ciał stałych, drgania sieci, widmo drgań, pojęcie fononów. Ciepło
właściwe ciał stałych.
WIEDZA
Własności elektryczne ciał stałych - przewodniki i izolatory. Teoria pasmowa ciał stałych.
Poziom Fermiego. Półprzewodniki i ich zastosowanie. Przewodnictwo elektryczne ciał stałych.
Gaz elektronowy niezdegenerowany i gaz zdegenerowany. Zależność ruchliwości nośników
prądu od temperatury. Przewodnictwo elektryczne czystych metali, stopów i półprzewodników.
Nadprzewodnictwo niskotemperaturowe, nadprzewodnik w zewnętrznym polu elektrycznym
i magnetycznym.
Magnetyzm ciał stałych, dia-, para-, ferri-, ferro- i antyferromagnetyki. Własności
magnetyczne ciał w nawiązaniu do atomów. Atomy grupy żelaza. ziem rzadkich (4f) i
aktynowców (5f). Budowa atomów wieloelektronowych. Struktura energetyczna atomów z grupy
żelaza (3d) oraz atomów ziem rzadkich (4f) i aktynowców (5f). Termy atomów, wyznaczanie
termu podstawowego, reguły Hunda. Usuwanie degeneracji. Oddziaływanie spin-orbita.
Struktura multipletowa. Atomy 3d i 4f w krystalicznych ciałach stałych (FeO, CoO, NiO,
PrO2, UO2, …).
UMIEJĘTNOŚCI
Ze względu na obszerność materiału kurs sprowadzono do podstawowych pojęć i zagadnień,
dzięki czemu opanowanie treści programowych jest możliwe dla przyszłego nauczyciela fizyki.
Celem ćwiczeń jest opanowanie treści i problemów omawianych na wykładach na przykładzie zadań
rachunkowych i problemowych.. W szczególności: opis struktury krystalicznej, Określenie płaszczyzn
krystalograficznych – wskaźniki Millera, dyfrakcja promieni rentgenowskich na kryształach, Czynnik
strukturalny i atomowy, energia spójności; stała Madelunga; moduł sprężystości. Funkcja falowa, poziomy
energetyczne, gęstość stanów i energia Fermiego; powierzchnia Fermiego. Ciepło właściwe gazu
elektronowego, przewodnictwo elektryczne i cieplne metali, funkcje Blocha; liczba stanów w paśmie.
Koncentracja nośników w półprzewodnikach typu n. Momenty magnetyczne jonów w ciele stałym.
Moment orbitalny i spinowy. Magnetyzm ciał stałych w powiązaniu z magnetyzmem atomów. Związki z
metalami z grupy żelaza (3d), ziem rzadkich (4f) i aktynowców (5f). Budowa atomów
wieloelektronowych. Struktura energetyczna atomów z grupy żelaza (3d) oraz atomów ziem
rzadkich (4f) i aktynowców (5f). Termy atomów, wyznaczanie termu podstawowego, reguły
Hunda. Usuwanie degeneracji. Oddziaływanie spin-orbita. Struktura multipletowa.
Podkreślone będzie ścisłe powiązanie fizyki atomowej i fizyki ciała stałego. Wpływ pola
magnetycznego i elektrycznego (multipolowego) na stany energetyczne. Pole krystaliczne i
stany pola krystalicznego. Lasery i ich zastosowanie
ORGANIZACJA
FORMA ZAJĘĆ
ĆWICZENIA W GRUPACH
WYKŁAD (W)
A
LICZBA GODZIN
45
K
L
S
P
30
FORMY SPRAWDZANIA EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
W
Egzamin ustny
A
Kolokwium zaliczeniowe
K
L
S
P
OCENA
Student losowo wyciąga numer zagadnienie, których zestaw jest udostępniony już na
pierwszym wykładzie. Odpowiedź pisemna (przy tablicy) oraz ustna
UWAGI
LITERATURA
PODSTAWOWA
UZUPEŁNIAJĄCA
C.Kittel- Wstęp do fizyki ciała stałego wyd IV
N.W. Ascroft, N.D. Mermin- Fizyka ciała stałego