Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Fizyka ciała stałego

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-FCST Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0533) Fizyka
Nazwa przedmiotu: Fizyka ciała stałego
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 6.00
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Znajomość wybranych działów fizyki (mechanika, ciepło i fizyka cząsteczkowa, elektryczność i magnetyzm, optyka oraz elementy fizyki współczesnej) na poziomie odpowiadającym skończonemu II rokowi Fizyki i Fizyki Technicznej.

Jakkolwiek do dobrego zrozumienia zasad i teorii opisujących ciało stałe potrzebna jest podstawowa wiedza z zakresu mechaniki kwantowej, w wykładzie powyższym elementy mechaniki kwantowej wprowadzane są w sposób intuicyjny, który powinien być zrozumiały dla przeciętnego studenta, nawet takiego który nie przechodził jeszcze kursu mechaniki (czy fizyki) kwantowej.

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (godz.):60

- udział w ćwiczeniach – 15

- wykład - 45


Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (godz.):120


- przygotowanie do ćwiczeń – 45

- przygotowanie do egzaminu – 75


Łącznie: 180 godz. (6 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza:

W01 zna podstawowe teorie dotyczące ciał stałych i na tej podstawie potrafi wskazać różnice w strukturze metali, półprzewodników, izolatorów; zna zasady projektowania materiałów użytecznych w elektronice np. zasady domieszkowania ciała stałego;

W02 rozumie rolę eksperymentu fizycznego, metod teoretycznych oraz symulacji komputerowych w odniesieniu do badań własności ciał stałych;

W04 zna podstawy rachunku różniczkowego i całkowego, podstawy algebry w zakresie niezbędnym do opisu zjawisk występujących w ciałach stałych;

Powyższe efekty uczenia wpisują się w efekty kierunkowe:

K_W01, K_W02, K_W04, na kierunku fizyka 1 stopnia.

K_W01, K_W03 dla FTs1


Efekty uczenia się - umiejętności:

U01 potrafi w sposób zrozumiały, używając formalizmu matematycznego, przedstawiać podstawowe prawa fizyki ciała stałego

U02 potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje dotyczące fizyki ciała stałego w polskiej i anglojęzycznej literaturze fachowej i popularno-naukowej, a także w Internecie

U03 umie wyznaczyć podstawowe wielkości charakteryzujące własności optyczne czy elektryczne ciał stałych;

U07 potrafi w sposób popularny przedstawić najnowsze osiągnięcia z zakresu fizyki ciała stałego

Powyższe efekty uczenia wpisują się w efekty kierunkowe

K_U01, K_U05, K_U07 na kierunku fizyka 1 stopnia.

K_U01, K_U03, K_U09 dla FTs1


Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K01 zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia w dziedzinie fizyki ciała stałego;

K02 ma świadomość i zrozumienie społecznych aspektów praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności oraz związanej z tym odpowiedzialności; potrafi powiązać obserwacje działania urządzeń elektronicznych z tym czego nauczył się na zajęciach z Fizyki Ciała Stałego

K04 rozumie potrzebę popularyzacji wiedzy fizycznej

Powyższe efekty uczenia wpisują się w efekty kierunkowe

K_K01, K_K02, K_K04 na kierunku fizyka 1 stopnia.

K_K01, K_K02 dla FTs1


Metody dydaktyczne:

Metoda dydaktyczna podająca: opis, opowiadanie, wykład problemowy

Metoda dydaktyczna poszukująca: klasyczna metoda problemowa, pokaz


Metody dydaktyczne eksponujące:

- pokaz

Metody dydaktyczne podające:

- opis
- opowiadanie
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa
- klasyczna metoda problemowa

Skrócony opis:

Celem wykładu z Fizyki Ciała Stałego jest:

* przekazanie podstawowego kanonu wiedzy z zakresu:

- głównych teorii, które określają współczesną fizykę ciała stałego i

ich roli w opisie przyrody

- zasad rządzących zachowaniem się ośrodków uporządkowanych

oraz poruszającymi się w nich nośnikami ładunku

- rozumienia praktycznego występowania w/w zasad w

urządzeniach elektronicznych spotykanych w życiu codziennym

* wykształcenie umiejętności kojarzenia własnych obserwacji

dotyczących ciała stałego z wiedzą zdobytą na wykładzie.

Pełny opis:

Wykład w podstawowej swojej treści bazuje na klasycznym podręczniku Ch. Kittel'a "Wstęp do fizyki ciała stałego", z tym że treści podane są w innej kolejności niż w oryginale oraz z punktu widzenia fizyka - doświadczalnika, a więc wykładowca w wielu miejscach odwołuje się do metod doswiadczalnych fizyki ciała stałego. Dotyczy to w szczególności tych punktów poniższego spisu, które opisują te aspekty badań, którymi zajmujemy się w naszym Instytucie.

1. Elementy krystalografii: struktury, symetrie i metody ich opisu.

2. Drgania sieci a własności termiczne ciał stałych:

- ciepło właściwe ciała stałego, model Einsteina, Model Debye'a,

- przewodnictwo cieplne.

3. Teoria gazu Fermiego elektronów swobodnych:

- prostokątna jama potencjału,

- przewodnictwo elektryczne,

- efekt Halla, przypadek jednego rodzaju nośnika i przypadek elektronowo-dziurowy

4. Teoria pasmowa:

- metale, półprzewodniki, dielektryki

- model elektronów słabo związanych, model Kröniga-Penney'a,

- masa efektywna, strefy Brillouina, powierzchnia Fermiego.

5. Nadprzewodnictwo.

6. Własności magnetyczne ciał stałych:

- magnetyki

- rezonanse EPR i NMR.

7. Fizyka półprzewodników:

- domieszkowanie

- złącze p-n

- własności elektryczne i optyczne,

- laser półprzewodnikowy.

8. Własności optyczne ciała stałego:

- fotoprzewodnictwo

- ekscytony swobodne, polarony, polarytony ekscytonowe i fononowe

- elementy spektroskopii optycznej, absorpcja i luminescencja, sprzężenie elektron-fonon,

- efekt Jahna-Tellera, lasery na ciele stałym

Literatura:

Literatura:

- C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego

- H. Ibach, H. Lüth, Fizyka ciała stałego

- G. Jepifanow, Fizyczne podstawy mikroelektroniki

- K. W. Szalimowa, Fizyka półprzewodników

- A. Sukiennicki, A. Zagórski,Fizyka ciała stałego

- A. Hennel, W. Szuszkiewicz, Zadania z fizyki atomu, cząsteczki i ciała

stałego

- Władysław Kolka, Zadania z wybranych działów fizyki cz. 2,

Politechnika Gdańska, Gdańsk 1994

Metody i kryteria oceniania:

Przedmiot obejmuje 45 godzin wykładu i 15 godzin ćwiczeń rachunkowych.

Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie aktywności studenta oraz ewentualnego sprawdzianu (sprawdzianów) przeprowadzonego (przeprowadzanych) przez prowadzącego ćwiczenia.

Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z ćwiczeń rachunkowych (weryfikujących efekty W02, W05, U03, K01, K02) oraz wyniku egzaminu z wykładu (weryfikującego efekty W01, W05, U01, U04, K01, K04).

Ocena wiedzy uzyskanej na Wykładzie: na podstawie egzaminu

50-60% - ocena: 3

60-70% - ocena: 3+

70-80% - ocena: 4

80-90% - ocena: 4+

90-100% - ocena 5

Ocena wiedzy uzyskanej na Ćwiczeniach: zaliczenie na ocenę na podstawie sprawdzianu (2 kolokwiów, itp.)

50-60% - ocena: 3

60-70% - ocena: 3+

70-80% - ocena: 4

80-90% - ocena: 4+

90-100% - ocena 5

Praktyki zawodowe:

„nie dotyczy”

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2017/18" (zakończony)

Okres: 2018-02-26 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Czesław Koepke
Prowadzący grup: Czesław Koepke, Krzysztof Wiśniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2018/19" (zakończony)

Okres: 2019-02-25 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Czesław Koepke
Prowadzący grup: Czesław Koepke, Krzysztof Wiśniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (zakończony)

Okres: 2020-02-29 - 2020-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Czesław Koepke
Prowadzący grup: Czesław Koepke, Krzysztof Wiśniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (w trakcie)

Okres: 2021-02-22 - 2021-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Czesław Koepke
Prowadzący grup: Czesław Koepke, Krzysztof Wiśniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.