FY532: Fysik af Kondenserede stoffer I (5 ECTS)

STADS: 07012801

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: svt@sdu.dk

Yderligere undervisere
zqex@sdu.dk

Skemaoplysninger
Der er ingen skemaoplysninger for den valgte periode.

Kommentar:
Samlæses med dele af FY508

Indgangskrav:
Studerende, der følger kurset, forventes at:

• Have kendskab til grundlæggende klassisk mekanik, termodynamik, elektromagnetisme og kvantemekanik.
• Kunne anvende elementær matematik til at håndtere modelbeskrivelser baseret på fysiske love.

Faglige forudsætninger:
Studerende, der følger kurset, forventes at:

• Have kendskab til grundlæggende klassisk mekanik, termodynamik, elektromagnetisme, kvantemekanik og statistisk mekanik.
• Kunne anvende elementær matematik til at håndtere modelbeskrivelser baseret på fysiske love.

Formål
Kurset giver en indføring i faste stoffers fysik med vægt på krystallinske stoffer. Den studerende skal efter kurset være i stand til at forklare teoretiske modeller på et kvantemekanisk grundlag for faste stoffers egenskaber, samt anvende disse til at udregne mekaniske, termodynamiske, og elektriske egenskaber af faste stoffer. Kurset giver grundlag for at forstå den videnskabelige litteratur om nye materialer og foretage videregående studier i materialers fysik, biofysik samt nano-teknologi.

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i kurserne FY503, FY504, Fy521, FY522, FY523, FY524 og giver et fagligt grundlag for at skrive bachelor projekt og speciale i faststoffysik senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give kompetence til at håndtere komplekse problemer og selvstændigt at kunne indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde og identificere egne læringsbehov og strukturere egen læring.
• Give færdigheder i at anvende fysiske metoder og matematiske redskaber til at opstille og vurdere fysiske modeller.
• Give viden om og forståelse af kondenserede stoffers fysiske egenskaber

Målbeskrivelse
For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• 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
• bestemmelse af krystallinske stoffers struktur ved røntgendiffraktion
• anvende 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 sammenhænge mellem krystalsymmetri og elektron-energibåndstrukturer
• forklare den effektive elektronmasse og anvende den til beskrivelse af elektrondynamik i halvledere
• beskrive effekten af dotering for halvlederstrukturers elektroniske egenskaber

Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Faser, faseovergange og faseligevægte
• Væskestruktur, korrelationsfunktioner
• Atomare bindingstyper
• Intermolekylære og kolloide kræfter
• Krystalstrukturer
• Reciprokke gitter.
• Brillouin zoner
• Røntgendiffraktion
• Akustiske og optiske fononer. Dispersionsrelationer
• Varmekapacitet og varmeledning
• Elektron i periodisk potential.
• Blochs theorem
• Løsning af Schrödinger-ligningen i to approximationer:
  1. Ved Fourierudvikling af krystalpotentialet
  2. Ved udvikling i atomare bølgefunktioner
• Elektron energibåndstrukturer
• Elektrondynamik, effektiv elektron masse
• Halvlederes elektroniske egenskaber

Litteratur

• Elliott: Physics and Chemistry of Solids.
• Doi: Soft matter physics.

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

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:

1. Mundtlig eksamen. Bedømmes ved ekstern censur efter 7-trinsskalaen. Ingen hjælpemidler tilladt. (5 ECTS). (07012802). 

Reeksamen i samme eksamensperiode eller i umiddelbar forlængelse heraf. 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.
Introfase: 30 timer
Træningsfase: 20 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 20 timer

Aktiviteter i studiefasen
Aktiviteter i studiefasen

• Selvstudium af lærebogen og noter
• Skriftlige opgaver
• Arbejde med ca 8 projekter der indebærer skriftlig besvarelse og forberedelse af en mundtlig fremlægning af de stillede emneområder
• Selvstændig opsamling på intro og træningsfasen
• Forberedelse til eksamen

Undervisningsform
Introfasen består af forelæsninger over, samt diskussion med de studerende af, fagets emner. I træningsfasen arbejder de studerende med løsning af opgaver samt med projektopgaver der omhandler kursets vigtigste faglige elementer. Projektopgaverne fremlægges og diskuteres i slutningen af træningsfasen. I studiefasen skal de studerende arbejde videre med træningsfasens opgaver samt forberede spørgsmål til diskussion i træningsfasens timer.

Sprog
Dette kursus undervises på dansk eller engelsk, afhængigt af underviseren. Dog altid på Engelsk ved deltagelse af internationale studerende.

Bemærkninger
Kurset samlæses med FY508. Kurset kan ikke følges af studerende, der har bestået FY508.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 9. januar 2017 til 31. januar 2019.