„Fizika 3 - Villamosmérnöki mesterszak” változatai közötti eltérés
(→2017. tavaszi félév) |
(→A tárgy adatai) |
||
(egy szerkesztő 28 közbeeső változata nincs mutatva) | |||
4. sor: | 4. sor: | ||
[[Kategória:Általános fizika]] | [[Kategória:Általános fizika]] | ||
− | == | + | ==2018. tavaszi félév== |
A '''Fizika 3''' tárgy a kvantummechanikai elvekre épülő modern szilárdtestfizikába vezet be miközben számos korszerű elektronikai és nanotechnológiai alkalmazást is ismertet. <br /> | A '''Fizika 3''' tárgy a kvantummechanikai elvekre épülő modern szilárdtestfizikába vezet be miközben számos korszerű elektronikai és nanotechnológiai alkalmazást is ismertet. <br /> | ||
20. sor: | 20. sor: | ||
A jegyzetelést elősegítő kivonatok '''letölthetők az előadás címén keresztül''' (jelszó ismeretében). Ezeket érdemes kinyomtatni, majd az előadáson erre jegyzetelni. Az alábbi tematikában az előadás címek mellett szerepelnek a témához kapcsolódó fontosabb fogalmak, <u>számolási gyakorlatok</u> valamint az előadáson ismertetésre kerülő ''eszközök és alkalmazások''. A kivonatokon csillag jelzi azokat a részletesebb levezetéseket, amelyek gondolatmenetét érdemes megérteni, de nem lesznek visszakérdezve a zárthelyiken. <br /> <br /> | A jegyzetelést elősegítő kivonatok '''letölthetők az előadás címén keresztül''' (jelszó ismeretében). Ezeket érdemes kinyomtatni, majd az előadáson erre jegyzetelni. Az alábbi tematikában az előadás címek mellett szerepelnek a témához kapcsolódó fontosabb fogalmak, <u>számolási gyakorlatok</u> valamint az előadáson ismertetésre kerülő ''eszközök és alkalmazások''. A kivonatokon csillag jelzi azokat a részletesebb levezetéseket, amelyek gondolatmenetét érdemes megérteni, de nem lesznek visszakérdezve a zárthelyiken. <br /> <br /> | ||
− | + | február 6. (kedd) 14:15 F29 terem <br /> | |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
[http://dept.phy.bme.hu/vik/1_elektromagneses_hullamok.pdf '''Elektromágneses hullámok''']: szuperpozíció elve; <u>interferencia</u>; fotoeffektus; hőmérsékleti sugárzás; foton fogalma, foton detektálásának valószínűsége, ''fotoemissziós spektroszkópia''. <br /> | [http://dept.phy.bme.hu/vik/1_elektromagneses_hullamok.pdf '''Elektromágneses hullámok''']: szuperpozíció elve; <u>interferencia</u>; fotoeffektus; hőmérsékleti sugárzás; foton fogalma, foton detektálásának valószínűsége, ''fotoemissziós spektroszkópia''. <br /> | ||
− | február | + | február 8. <br /> |
− | + | '''Lézerek''': spektrumok (kísérlet); atomok gerjesztése, <u>Einstein-egyűtthatók</u>, indukált emisszió, optikai erősítés, lézerfény tulajdonságai, ''lézer alkalmazások''<br /><br /> | |
− | február | + | február 13. <br /> |
− | + | '''Elektronok hullámtermészete''': a hullámfüggvény valószínűségi értelmezése; ''képalkotás és diffrakció elektronmikroszkóppal''; szabad részecske hullámfüggvénye; operátorok fogalma; <u>hullámcsomag</u>. <br /> | |
− | február | + | február 15. <br /> |
− | + | '''Elektronok potenciáltérben''': <u>elektronok hullámhosszának szabályzása</u>; elektron-hullámok keltése (Fowler-Nordheim alagúteffektus); ''transzmissziós és pásztázó elektronmikroszkóp (TEM és SEM), elektron-litográfia''; Schrödinger-egyenlet. <br /><br /> | |
− | február | + | február 20. <br /> |
− | + | '''Alagúteffektus''': <u>Alagutazás potenciálgáton keresztül</u>, ''pásztázó alagútmikroszkóp (STM) detektálási árama, (SQUID), Flash-memória'', kísérlet: alagútáram pont-kontaktusban, molekuláris elektronika <br /> | |
− | február | + | február 22. <br /> |
− | + | '''Fizikai mennyiségek várható értéke''': várható értéke és szórás; <u>hullámcsomag</u>; <u>határozatlansági reláció</u> <br /><br /> | |
− | február | + | február 27. <br /> |
− | + | '''Operátorok alkalmazása a kvantummechanikában''': felcserélési reláció; <u>harmonikus oszcillátor</u>; a harmonikus oszcillátorhoz kapcsolódó kvantum jelenségek: hőmérsékleti sugárzás; ''kvantum-kaszkád lézer''. <br /> | |
− | március | + | március 1. <br /> |
− | + | '''Mágneses atomok''': Impulzusmomentum operátor, <u>atomok pályamomentuma</u>, elektron-spin, Hund-szabályok. <br /><br /> | |
− | március | + | március 6. <br /> |
− | + | '''Mágneses kölcsönhatások''': ferro-, ferri- és antiferromágneses anyagok; mágnesség rács-modellje; ''kolosszális mágneses ellenállás; mágnesezettség mérése.'' <br /> | |
− | március | + | március 8. <br /> |
− | + | '''Kristályok szerkezete, szimmetriák''': Diszkrét transzlációs szimmetria, rács és reciprok rács, szimmetriaműveletek, <u>Neumann-elv és alkalmazása</u> <br /><br /> | |
− | március | + | március 13. <br /> |
− | + | '''Szerkezetmeghatározás-I''': rugalmas szóráskísérletek, <u>Ewald-szerkesztés</u>; ''Röntgen-, neutron- és elektron-szórás'' <br /><br /> | |
− | + | ||
− | + | ||
− | március | + | március 20. <br /> |
− | + | '''Szerkezetmeghatározás-II''': ''szinkrotron, szabad-elektron lézer, neutron-források'', Röntgen-holográfia, kvázikristályok, amorf anyagok <br /> | |
− | + | március 22. <br /> | |
− | + | '''Kristályok dinamikája''': rácsrezgések, <u>lineáris lánc rezgései</u>, fonon fogalma,szilárd testek fajhője <br /><br /> | |
− | március | + | március 27. <br /> |
− | ''' | + | '''Kvantummechanikai rész + kristályok összefoglalója'''<br /> |
− | március | + | március 29. <br /> |
− | + | '''Fémek szabad-elekton modellje''':Sommerfeld-modell, Fermi-Dirac statisztika, termikus és mágneses tulajdonságok, <u>Pauli-szuszceptibilitás kiszámítása, kvantum-statisztikák</u><br /><br /> | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | április | + | április 10.<br /> |
+ | '''Szilárd testek sávszerkezete''': szoros kötésű közelítés, fémek és félvezetők sávszerkezete, effektív tömeg, elektron és lyukvezetés <br /> | ||
+ | április 12.<br /> | ||
+ | '''Ballisztikus elektron-transzport''': ''félvezető heteroátmenetek'', tervezett tulajdonságú kétdimenziós elektrongáz, ''extrém nagy mobilitású elektronok'', vezetőképesség kvantum, ballisztikus elektron terjedést kimutató kísérletek <br /><br /> | ||
+ | |||
+ | április 17.<br /> | ||
[http://dept.phy.bme.hu/vik/18_mezoszkopikus_transzport.pdf '''Mezoszkopikus transzport''']: koherens elektronállapotok, Landauer-formalizmus, <u>s-mátrix technika</u>; ''memrisztorok nanométeres méretskálán'' <br /> | [http://dept.phy.bme.hu/vik/18_mezoszkopikus_transzport.pdf '''Mezoszkopikus transzport''']: koherens elektronállapotok, Landauer-formalizmus, <u>s-mátrix technika</u>; ''memrisztorok nanométeres méretskálán'' <br /> | ||
− | április | + | április 19.<br /> |
− | + | '''Makroszkopikus elektron-transzport -- fémek''': Boltzmann-egyenlet, fémek vezetőképessége és optikai tulajdonságai <br /><br /> | |
− | április | + | április 24.<br /> |
− | + | '''Makroszkopikus elektron-transzport -- félvezetők''': <u>Sávok betöltése</u>, félvezetők vezetőképessége, adalékolt félvezetők, félvezetők töltéshordozói <br /> | |
− | április | + | április 26.<br /> |
− | + | '''Félvezető eszközök, kvantum-pötty''': MOSFET működési elve; félvezető lézer/LED/napelem; ''kvantum-pötty, egyelektron tranzisztor'' <br /><br /> | |
− | + | május 3.<br /> | |
− | + | '''Spintronika''': ferromágnesség sáv-modellje; ''spin-szelep, GMR, STT MRAM'', spin-szelep működése (Landauer-formalizmus)<br /><br /> | |
− | + | ||
− | + | ||
− | május | + | május 8.<br /> |
− | + | ||
− | + | ||
[http://dept.phy.bme.hu/vik/24_nanoelektronika.pdf '''Nanoelektronika''']: Meghívott előadó: Csonka Szabolcs. Qbit, kvantum számítógép, grafén-elektronika <br /><br /> | [http://dept.phy.bme.hu/vik/24_nanoelektronika.pdf '''Nanoelektronika''']: Meghívott előadó: Csonka Szabolcs. Qbit, kvantum számítógép, grafén-elektronika <br /><br /> | ||
+ | május 10.<br /> | ||
+ | Szupravezetés''': zérus ellenállás, Meissner-effektus, első és másodfajú szupravezetők, ''szupravezető mágnesek (CERN, MRI,NMR), magas hőmérsékletű szuparavezetők (MAGLEV)''<br /><br /> | ||
− | május | + | május 15. <br /> |
− | + | '''Szenzorok''': ''piezo, MEMS és mágneses szenzorok''; rezgővillás kísérlet; MEMS-giroszkóp működési elve, lézeres távolságmérés, ''SONAR, RADAR, LIDAR'', <u>Lock in detektálás (Phase Sensitive Detection)</u> <br /> | |
− | + | ||
− | + | ||
<br /> <br /> | <br /> <br /> | ||
110. sor: | 98. sor: | ||
'''<u>Félévközi számonkérések:</u>''' | '''<u>Félévközi számonkérések:</u>''' | ||
− | A félév során két zárthelyi dolgozat lesz | + | A félév során két zárthelyi dolgozat lesz. <br /> |
A zárthelyi dolgozatok egyenként 40 pont feletti eredmény esetén eredményesek (a maximálisan elérhető pontszám egy zárhelyinél 100 pont). <br /> | A zárthelyi dolgozatok egyenként 40 pont feletti eredmény esetén eredményesek (a maximálisan elérhető pontszám egy zárhelyinél 100 pont). <br /> | ||
124. sor: | 112. sor: | ||
Két sikertelen zárthelyi dolgozat esetén félévközi jegy nem szerezhető. | Két sikertelen zárthelyi dolgozat esetén félévközi jegy nem szerezhető. | ||
− | '''<u>Félév végi jegy: írásbeli vizsga</u> | + | '''<u>Félév végi jegy: írásbeli vizsga</u>'''<br /> |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
A vizsgakérdések valamennyi előadás tartalmára kiterjednek. | A vizsgakérdések valamennyi előadás tartalmára kiterjednek. | ||
142. sor: | 126. sor: | ||
Ha valaki a két évközi ZH-n egyenként minimum 50 pontot ér el, akkor megajánlott jegyet kap. | Ha valaki a két évközi ZH-n egyenként minimum 50 pontot ér el, akkor megajánlott jegyet kap. | ||
<br /> | <br /> | ||
− | Az előadásokon jelenléti ívet vezetünk. Azok esetében, akik a foglalkozások 70%-án jelen voltak, a megajánlott jegy megállapításánál a két | + | Az előadásokon jelenléti ívet vezetünk. Azok esetében, akik a foglalkozások 70%-án jelen voltak, a megajánlott jegy megállapításánál a két zárthelyi átlagához 10 pontot hozzáadunk, egyébként a zárthelyik pontszámának átlagával számolunk. |
<br /> | <br /> | ||
149. sor: | 133. sor: | ||
Mindenki legfeljebb egy zárthelyit pótolhat, de azt esetleg kétszer. | Mindenki legfeljebb egy zárthelyit pótolhat, de azt esetleg kétszer. | ||
− | *két pótzárthelyit tartunk a szorgalmi időszakban | + | *két pótzárthelyit tartunk a szorgalmi időszakban. Minden hallgató legfeljebb az egyiken vehet részt (akinek két sikertelen zh-ja van, nem kaphat aláírást). A pótZH-n javítani és rontani is lehet, de ha valaki a ZH leadásakor (egy lista aláírásával) jelzi, hogy nem kéri a dolgozat kijavítását, akkor marad az eredeti pontszám. |
− | *egy további pót-pótzárthelyit tartunk | + | *egy további pót-pótzárthelyit tartunk. Ezen két feladatsor lesz, amelyiken mindenki a másodszor pótlandó (egy) zárthelyijét pótolhatja. A lefedett előadások azonosak az eredeti ZH-ban szereplőkkel. A pótpótZH-n javítani és rontani is lehet, de ha valaki a ZH leadásakor (egy lista aláírásával) jelzi, hogy nem kéri a dolgozat kijavítását, akkor marad az eredeti pontszám. <br /><br /> |
==A tantárgy célkitűzése== | ==A tantárgy célkitűzése== |
A lap 2017. november 28., 16:59-kori változata
2018. tavaszi félév
A Fizika 3 tárgy a kvantummechanikai elvekre épülő modern szilárdtestfizikába vezet be miközben számos korszerű elektronikai és nanotechnológiai alkalmazást is ismertet.
Ajánlott irodalom azoknak, akik egy-egy területen alaposabban el kívánnak mélyülni:
Geszti Tamás - Kvantummechanika.
Az előadásban lefedett anyag: a könyv 1-6 fejezete, valamint a 7,9,12 és 13 egyes alfejezetei.
Sólyom Jenő: A modern szilárdtestfizika alapjai I-II (második kiadás), Eötvös Kiadó, Budapest (2009).
Jelenségek, eszközök: Nanofizika tudásbázis
"Bevezető" kvantummechanika jegyzet releváns fejezetei
"Haladó" kvantummechanika jegyzet releváns fejezetei
Kedvcsináló:
Mihály György: Mire jó a kvantumfizika?, Mindentudás előadások
A jegyzetelést elősegítő kivonatok letölthetők az előadás címén keresztül (jelszó ismeretében). Ezeket érdemes kinyomtatni, majd az előadáson erre jegyzetelni. Az alábbi tematikában az előadás címek mellett szerepelnek a témához kapcsolódó fontosabb fogalmak, számolási gyakorlatok valamint az előadáson ismertetésre kerülő eszközök és alkalmazások. A kivonatokon csillag jelzi azokat a részletesebb levezetéseket, amelyek gondolatmenetét érdemes megérteni, de nem lesznek visszakérdezve a zárthelyiken.
február 6. (kedd) 14:15 F29 terem
Elektromágneses hullámok: szuperpozíció elve; interferencia; fotoeffektus; hőmérsékleti sugárzás; foton fogalma, foton detektálásának valószínűsége, fotoemissziós spektroszkópia.
február 8.
Lézerek: spektrumok (kísérlet); atomok gerjesztése, Einstein-egyűtthatók, indukált emisszió, optikai erősítés, lézerfény tulajdonságai, lézer alkalmazások
február 13.
Elektronok hullámtermészete: a hullámfüggvény valószínűségi értelmezése; képalkotás és diffrakció elektronmikroszkóppal; szabad részecske hullámfüggvénye; operátorok fogalma; hullámcsomag.
február 15.
Elektronok potenciáltérben: elektronok hullámhosszának szabályzása; elektron-hullámok keltése (Fowler-Nordheim alagúteffektus); transzmissziós és pásztázó elektronmikroszkóp (TEM és SEM), elektron-litográfia; Schrödinger-egyenlet.
február 20.
Alagúteffektus: Alagutazás potenciálgáton keresztül, pásztázó alagútmikroszkóp (STM) detektálási árama, (SQUID), Flash-memória, kísérlet: alagútáram pont-kontaktusban, molekuláris elektronika
február 22.
Fizikai mennyiségek várható értéke: várható értéke és szórás; hullámcsomag; határozatlansági reláció
február 27.
Operátorok alkalmazása a kvantummechanikában: felcserélési reláció; harmonikus oszcillátor; a harmonikus oszcillátorhoz kapcsolódó kvantum jelenségek: hőmérsékleti sugárzás; kvantum-kaszkád lézer.
március 1.
Mágneses atomok: Impulzusmomentum operátor, atomok pályamomentuma, elektron-spin, Hund-szabályok.
március 6.
Mágneses kölcsönhatások: ferro-, ferri- és antiferromágneses anyagok; mágnesség rács-modellje; kolosszális mágneses ellenállás; mágnesezettség mérése.
március 8.
Kristályok szerkezete, szimmetriák: Diszkrét transzlációs szimmetria, rács és reciprok rács, szimmetriaműveletek, Neumann-elv és alkalmazása
március 13.
Szerkezetmeghatározás-I: rugalmas szóráskísérletek, Ewald-szerkesztés; Röntgen-, neutron- és elektron-szórás
március 20.
Szerkezetmeghatározás-II: szinkrotron, szabad-elektron lézer, neutron-források, Röntgen-holográfia, kvázikristályok, amorf anyagok
március 22.
Kristályok dinamikája: rácsrezgések, lineáris lánc rezgései, fonon fogalma,szilárd testek fajhője
március 27.
Kvantummechanikai rész + kristályok összefoglalója
március 29.
Fémek szabad-elekton modellje:Sommerfeld-modell, Fermi-Dirac statisztika, termikus és mágneses tulajdonságok, Pauli-szuszceptibilitás kiszámítása, kvantum-statisztikák
április 10.
Szilárd testek sávszerkezete: szoros kötésű közelítés, fémek és félvezetők sávszerkezete, effektív tömeg, elektron és lyukvezetés
április 12.
Ballisztikus elektron-transzport: félvezető heteroátmenetek, tervezett tulajdonságú kétdimenziós elektrongáz, extrém nagy mobilitású elektronok, vezetőképesség kvantum, ballisztikus elektron terjedést kimutató kísérletek
április 17.
Mezoszkopikus transzport: koherens elektronállapotok, Landauer-formalizmus, s-mátrix technika; memrisztorok nanométeres méretskálán
április 19.
Makroszkopikus elektron-transzport -- fémek: Boltzmann-egyenlet, fémek vezetőképessége és optikai tulajdonságai
április 24.
Makroszkopikus elektron-transzport -- félvezetők: Sávok betöltése, félvezetők vezetőképessége, adalékolt félvezetők, félvezetők töltéshordozói
április 26.
Félvezető eszközök, kvantum-pötty: MOSFET működési elve; félvezető lézer/LED/napelem; kvantum-pötty, egyelektron tranzisztor
május 3.
Spintronika: ferromágnesség sáv-modellje; spin-szelep, GMR, STT MRAM, spin-szelep működése (Landauer-formalizmus)
május 8.
Nanoelektronika: Meghívott előadó: Csonka Szabolcs. Qbit, kvantum számítógép, grafén-elektronika
május 10.
Szupravezetés: zérus ellenállás, Meissner-effektus, első és másodfajú szupravezetők, szupravezető mágnesek (CERN, MRI,NMR), magas hőmérsékletű szuparavezetők (MAGLEV)
május 15.
Szenzorok: piezo, MEMS és mágneses szenzorok; rezgővillás kísérlet; MEMS-giroszkóp működési elve, lézeres távolságmérés, SONAR, RADAR, LIDAR, Lock in detektálás (Phase Sensitive Detection)
A tárgy adatai
Előadó:
Mihály György(TTK Fizika Tanszék)
Pályi András(TTK Fizika Tanszék)
Tantárgykód: TE11MX01, TE11MX33
Nyelv: magyar
Helyszín: F29 terem,
Időpont: kedd, csütörtök 14:15 - 16:00
Félévközi számonkérések:
A félév során két zárthelyi dolgozat lesz.
A zárthelyi dolgozatok egyenként 40 pont feletti eredmény esetén eredményesek (a maximálisan elérhető pontszám egy zárhelyinél 100 pont).
A zárthelyi dolgozatok értékelése:
2 (elégséges) : 40 - 55
3 (közepes) : 55 - 70
4 (jó) : 70 - 85
5 (jeles) : 85 -
(az aláhúzott érték a jegyhez tartozó alsó határ)
Az aláírás feltétele mindkét ZH teljesítése minimum elégségesre (40 pont).
Két sikertelen zárthelyi dolgozat esetén félévközi jegy nem szerezhető.
Félév végi jegy: írásbeli vizsga
A vizsgakérdések valamennyi előadás tartalmára kiterjednek.
Az írásbeli vizsga után - a legalább 70 pontos eredményt elérőknek - szóbeli vizsga lehetséges a jeles érdemjegyért (a 85 pont feletti eredményt elérők szóbeli vizsga nélkül megkapják a jeles érdemjegyet).
Az írásbeli dolgozat értékelése:
2 (elégséges) : 40 - 55
3 (közepes) : 55 - 70
4 (jó) : 70 - 85
5 (jeles) : 85 -
(az aláhúzott érték a jegyhez tartozó alsó határ)
Ha valaki a két évközi ZH-n egyenként minimum 50 pontot ér el, akkor megajánlott jegyet kap.
Az előadásokon jelenléti ívet vezetünk. Azok esetében, akik a foglalkozások 70%-án jelen voltak, a megajánlott jegy megállapításánál a két zárthelyi átlagához 10 pontot hozzáadunk, egyébként a zárthelyik pontszámának átlagával számolunk.
Egyéb feltételek
Mindenki legfeljebb egy zárthelyit pótolhat, de azt esetleg kétszer.
- két pótzárthelyit tartunk a szorgalmi időszakban. Minden hallgató legfeljebb az egyiken vehet részt (akinek két sikertelen zh-ja van, nem kaphat aláírást). A pótZH-n javítani és rontani is lehet, de ha valaki a ZH leadásakor (egy lista aláírásával) jelzi, hogy nem kéri a dolgozat kijavítását, akkor marad az eredeti pontszám.
- egy további pót-pótzárthelyit tartunk. Ezen két feladatsor lesz, amelyiken mindenki a másodszor pótlandó (egy) zárthelyijét pótolhatja. A lefedett előadások azonosak az eredeti ZH-ban szereplőkkel. A pótpótZH-n javítani és rontani is lehet, de ha valaki a ZH leadásakor (egy lista aláírásával) jelzi, hogy nem kéri a dolgozat kijavítását, akkor marad az eredeti pontszám.
A tantárgy célkitűzése
A tárgy célja a korszerű természettudományos világszemlélet kialakítása; a modellalkotási készség fejlesztése. Olyan egyetemi szintű fizikai ismeretek elsajátítása, amely feltétlenül szükséges a szaktárgyak megalapozásához valamint elengedhetetlen a XXI. századi technika világában eligazodni és alkotni akaró mérnök munkájához.
Ezen általános célokon belül a tantárgy további fontos célja:
- a kvantummechanika alapjainak megismertetése, a klasszikus fizika korlátainak felismerése;
- a modern anyagtudomány és a nanotechnológia alapját képező szilárdtestfizikai kvantumjelenségek leírása;
- a kvantummechanikai elvekre épülő eszközök és berendezések működésének bemutatása.
Mindez hozzájárul a villamosmérnöki szakma természettudományos hátterének a megismeréséhez, és kellő alapot nyújt a modern elektronikai eszközökben lezajló folyamatok megértéséhez.