FY508: Fysik af kondenserede stoffer (10 ECTS)

STADS: 07001801

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.
1. og 2. kvartal.

Ansvarlige undervisere
Sven Tougaard, Professor MSO, dr.scient., ph.d.
Tlf.: 6550 3530 Email: svt@sdu.dk

Yderligere undervisere
John Hjort Ipsen, Lektor, Ph.D.
Tlf.: 6550 2560 Email: ipsen@memphys.sdu.dk
lyngs@memphys.sdu.dk

Skemaoplysninger
Hold Type Dag Tidsrum Lokale Uger Kommentar
Fælles I Tirsdag 12-14 U10 35-41, 45-51
Fælles I Onsdag 14-16 U17 35-41, 45-51
Fælles I Fredag 10-12 U17 35-39, 41, 45-50
S1 TE Torsdag 12-14 U10 37-41, 47-51
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Stoffet fra FY503 Elektromagnetisme I, FY507 Indledende kvantemekanik eller FY521 Indledende kvantemekanik I / FY522 Indledende kvantemekanik II og første kvartal af FY509 Termisk fysik skal være kendt.

Kursusintroduktion
Kurset giver en indføring i fysikken af kondenserede faser, inklusive krystallinske og amorfe stoffer samt bløde materialer som polymerer og flydende krystaller. Kurset indfører de vigtigste teoretiske begreber og eksperimentelle metoder som benyttes til at beskrive og måle mekaniske, dynamiske og termodynamiske egenskaber af stofferne. Desuden sættes disse egenskaber i relation til stoffernes funktionelle egenskaber. Kurset giver grundlag for videregående studier i materialers fysik, biofysik samt nano-teknologi.

Forventet læringsudbytte
Efter kurset forventes den studerende at kunne

  • genkende de almindeligste krystalstrukturer og beskrive deres symmetriegenskaber
  • forklare de fysiske mekanismer bag bindingstyper i faste krystallinske stoffer
  • anvende det reciprokke gitter til at beskrive diffraktion af bølger i krystallinske stoffer
  • anvende simple modeller til at udregne energidispersionen for akustiske og optiske fononer
  • redegøre for betydningen af fononsystemerne for varmekapacitet og varmeledning
  • forklare hvordan Blochs theorem følger fra Schrødinger ligningen for et periodisk potential
  • foretage beregninger af energibåndstrukturer for simple systemer i weak potential og i Linear Combination of Atomic Orbitals approximationerne
  • beskrive simple sammenhænge mellem krystalsymmetri og elektron-energibåndstrukturer
  • forklare den effektive elektronmasse og anvende den til beskrivelse af elektrondynamik i halvledere
  • beskrive væskers karakteristika
  • gøre rede for strukturel orden og uorden i bløde materialer
  • fortage simple beregninger af bløde systemers materialeegenskaber
  • forklare principperne bag selv-organisering
Emneoversigt
Grundlag for stofs fysik.

  • Fænomenologisk klassifikation og beskrivelse af kondenserede faser ved hjælp af termodynamiske og dynamiske egenskaber, herunder
    1. Faser, faseovergange og faseligevægte
    2. Strukturkarakterisering: rumlig symmetri, strukturel orden, uorden, gitterstruktur vs væskestruktur, korrelationsfunktioner, spredning og diffraktion som grundlag for måleteknikker.
  • Mikroskopisk basis for dannelse af makroskopiske stoffer, herunder
    1. Atomare bindingstyper
    2. Intermolekylære og kolloide kræfter


Teoretisk beskrivelse af krystallinske stoffer.

  • Krystalstrukturer
  • Reciprokke gitter. Brillouin zoner
  • Akustiske og optiske fononer. Dispersionsrelationer
  • Varmekapacitet og varmeledning
  • Elektron i periodisk potential. Blochs theorem
  • Elektron energibåndstrukturer
  • Løsning af Schrödinger-ligningen ved approximationer: Fourierudvikling af krystalpotentialet
  • Eksempler på energibåndstrukturer i reelle stoffer.
  • Elektrondynamik, effektiv elektron masse.


Anvendelse af teorien til bløde stoffer.

  • Komplekse og strukturerede væsker
  • Kolloide opløsninger
  • Polymerer og geler
  • Flydende krystaller
  • Selv-organisering og bløde materialer


Fænomenologisk beskrivelse af uordnede og amorfe materialer

  • Praktiske eksempler på legeringer af metaller og halvledere
  • Praktiske eksempler på glasser og visko-elastiske væsker
Litteratur
Der er i øjeblikket ikke angivet nogle materialer for kurset.

Pensum
Se pensumbeskrivelse.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
a) Efter 1. kvartal afholdes en mundtlig eksamen med karakter efter 7 skalaen og intern censur. Karakteren indgår med 50 % vægt i den endelig karakter for kurset. (07001802)
b) Efter 2. kvartal afholdes en mundtlig eksamen med ekstern censur og karakter efter 7-skalaen. Karakteren indgår med 50 % vægt i den endelig karakter for kurset. (07001812)
De to eksamener skal samlet bestås med min. karakteren 02. Er karakteren 02 ikke opnået, skal den/de dele af eksaminerne, som ikke er bestået tages om. Karakteren -3 eller "udeblevet" må ikke forekomme i nogen af deleksaminerne.

Reeksamen for 1. og 2. kvartals eksamen foregår efter 4. kvartal.
Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

50 t forelæsninger. 50 t eksaminatorietimer/opgaveregning
Aktiviteter i studiefasen

Sprog
Dette kursus undervises på dansk.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2011 til 31. august 2013.