2005/2006 - Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten - Uppsala ...

UPPSALA UNIVERSITET STUDIEHANDBOK 2005/2006Uppsala tekniska högskolaCivilingenjörsprogrammenKursplanerFasta tillståndets fysik II, 5 poängSolid state physics II1TG110Kursplanen är fastställd 1997-05-15 av teknisk- naturvetenskapliga fakulteten och senastreviderad 2005-06-01 av teknisk- naturvetenskapliga fakultetsnämndenKursens placering i utbildningsprogram Kursen ges inom Civilingenjörsprogrammen iteknisk fysik och teknisk fysik med materialvetenskap Studieperiod: Kursen ges i period 41Mål för utbildningen Efter fullgjord och godkänd kurs skall deltagarna kunna:• redogöra för sambandet mellan ett kristallint ämnes elektronstruktur och dess betydelse förmagnetiska, dielektriska och optiska egenskaper• beskriva mekanismerna för ledning av elektrisk ström och värme i fasta kroppar.• bedöma giltigheten för, samt använda, några standardmodeller för kvantitativa beräkningar. Iförsta hand för magnetisering och dess temperaturberoende, dielektricitetsfunktionen och dessfrekevensberoende, samt temperaturberoendet hos den elektriska ledningsförmågan ochvärmeledningsförmågan hos metaller och halvledare.Kursens innehåll• Dielektriska och optiska egenskaper:Källor till polarisation i olika frekvensområden. Inre fält och depolarisation. Clausius-Mosottisrelation. Ferro- och piezoelektricitet, fasövergångar. Komplex optisk formalism. Vågekvationoch dispersionsrelation. Fresnels ekvationer för ett gränsskikt. Oscillatormodeller för optiskpolarisation. Drudemodellen för ljusets växelverkan med metaller.• MagnetismParamagnetism: Brillouin funktionen, Curies och Paulis lagar, kvävning.Ferromagnetism: Utbytesväxelverkan, Stoners kriterium, Heisenbergmodellen och Curie-Weisslag. Mättnadsmagnetiseringens temperaturberoende. Ferromagnetisk anisotropi ochdomänbildning. Avmagnetisering och den magnetiska kretsen. Magnetiseringsdiagram. Ferriochantiferromagnetism.• SupraledningSupraledningens termodynamik. Londonekvationen, supraledning i tunna filmer. Supraledarensenergigap. Orientering om BCS- teorin. Supraledare typ II, magnetisk flödeskvantisering ochsupraledande tunnelfenomen.• TransportegenskaperBoltzmannekvationen, elektrongasens elektriska och termiska ledningsförmåga, samt effekter avtemperatur och föroreningar i metaller och halvledare. Matthiessens och Lindes regler samtWiedeman-Franz lag. Termoelektriska effekter och Peltierkylning.• Projekt Kursdeltagarna utför i arbetsgrupper ett experimentellt projekt inom ett av kursensfyra huvudområden. Innan mätuppgiften utföres skall en förstudie göras och redovisas i enrapport. Mätningarna utföres i första hand på halv dag enligt schema. Projektet rapporterassedan skriftligt och muntligt.Särskild behörighet Fasta tillståndets fysik I.Undervisningsform Föreläsningar, räkneövningar och projektarbete med stöd av handledare.Examinationsform Godkänd projektrapport och skriftlig tentamen vid kursens slut.Betyg Något av betygen med beröm godkänd (5), icke utan beröm godkänd (4), godkänd (3) ochunderkänd (u).Kurslitteratur C Kittel: Introduction to Solid State Physics, 8 th Ed., J Wiley & Sons, 2004.C-G Ribbing: Introduction to Material Optics (UPTEC K)C-G Ribbing, O Beckman: Transportegenskaper hos fasta kroppar, UPTEC 90 009 K.Problemsamling tillhandahålles.Nivå: Kursen ges på D-nivåÄmne: Kursen ges inom huvudämnet Fysik Kursen ges inom huvudämnet TeknikKursansvarig institution Institutionen för teknikvetenskaper201