Fizika 3 - Villamosmérnöki mesterszak

A Fizipedia wikiből


Tartalomjegyzék

A tárgy adatai

Előadó: Mihály György(TTK Fizika Tanszék)
Tantárgykód: TE11MX33
Nyelv: magyar

Időpont: kedd, csütörtök 14:15 - 16:00
Helyszín: F29 terem.

Az első zárthelyi dolgozat elektronikus betekintése: ZH1_betekintés
Pótzárthelyi dolgozat elektronikus betekintése: pótZH1_betekintés
A pótzárthelyi eredménye felülírja a ZH eredményét (lehet javítani és rontani is).



2019. tavaszi félév időbeosztása

A félév első előadása: február 5 (kedd) 14:15-16:00.

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.

Irodalom: Geszti Tamás: Kavntummechanika, Ujsághy: A kvantummechanika alapjai


február 5. (kedd) 14:15 F29 terem
Elektromágneses hullámok: szuperpozíció elve; interferencia; fotoeffektus; hőmérsékleti sugárzás; foton fogalma, foton detektálásának valószínűsége, fotoemissziós spektroszkópia.
február 7. (csütörtök) 14:15 F29 terem
Lézerek: spektrumok (kísérlet); atomok gerjesztése, Einstein-egyűtthatók, indukált emisszió, optikai erősítés, lézerfény tulajdonságai, lézer alkalmazások

február 12.
Elektronok hullámtermészete: a hullámfüggvény valószínűségi értelmezése; képalkotás és diffrakció elektronmikroszkóppal; szabad részecske hullámfüggvénye; operátorok fogalma; hullámcsomag.
február 14.
Elektronok potenciáltérben: elektronok hullámhosszának szabályzása; elektron-hullámok keltése (Fowler-Nordheim alagúteffektus); transzmissziós és pásztázó elektronmikroszkóp (TEM és SEM), elektron-litográfia; Schrödinger-egyenlet.

február 19.
Alagúteffektus: Alagutazás potenciálgáton keresztül, pásztázó alagútmikroszkóp (STM) detektálási árama, (SQUID), Flash-memória, kísérlet: alagútáram pont-kontaktusban, molekuláris elektronika
február 21.
Fizikai mennyiségek várható értéke: várható értéke és szórás; határozatlansági reláció Gauss-függvényre, Ehrenfest-tétel (kapcsolat a klasszikus fizikához), szimmetriatulajdonság és megmaradási tétel

február 26.
Operátorok alkalmazása a kvantummechanikában: felcserélési reláció; harmonikus oszcillátor; a harmonikus oszcillátorhoz kapcsolódó kvantum-jelenségek: hőmérsékleti sugárzás; fajhő, Landau-nívók, kvantum-kaszkád lézer.
február 28.
Nanoelektronika: Qbit, kvantum számítógép, grafén-elektronika

március 5.
Kristályok szerkezete, szimmetriák: Diszkrét transzlációs szimmetria, rács és reciprok rács, kristálysíkok, szimmetriaműveletek, Neumann-elv és alkalmazása
március 7.
Röntgen-, neutron- és elektron-diffrakció: A rugalmas szórás elmélete: kristályok szerkezetének meghatározása; Ewald-szerkesztés; szinkrotron, szabad-elektron lézer, neutron-források;kvázikristályok

március 12.
Kristályok dinamikája: rácsrezgések, lineáris lánc rezgései, a fonon fogalma, szilárd testek fajhője
március 14.
Kvantummechanikai rész + kristályok összefoglalója

március 26.
ZH1, idősáv: 14:00-16:00, terembeosztás a hallgatók nevének kezdőbetűje szerint: A-K F29 terem, L-Z K250 terem
március 28.
Fémek szabad-elekton modellje:Sommerfeld-modell, Fermi-Dirac statisztika, termikus és mágneses tulajdonságok, Pauli-szuszceptibilitás kiszámítása, kvantum-statisztikák

április 2.
Szilárd testek sávszerkezete: szoros kötésű közelítés, fémek és félvezetők sávszerkezete, effektív tömeg, elektron és lyukvezetés
április 4.
Pót ZH1, idősáv: 14:00-16:00, helyszín: F29 terem. A pótzárthelyi eredménye felülírja a ZH eredményét (lehet javítani és rontani is).

április 9.
Fémek - félvezetők: Sávok betöltése, elektronok-lyukak, félvezetők töltéshordozói, adalékolt félvezetők, vezetőképesség
április 11.
Ballisztikus elektron-transzport: félvezető heteroátmenetek, tervezett tulajdonságú kétdimenziós elektrongáz, extrém nagy mobilitású elektronok, vezetőképesség kvantum, ballisztikus elektron terjedést kimutató kísérletek

április 16.
Dékáni szünet - Simonyi konferencia

április 18.
Mezoszkopikus és makroszkopikus elektron-transzport: Landauer-formalizmus, memrisztorok nanométeres méretskálán, Boltzmann-egyenlet, fémek vezetőképessége és optikai tulajdonságai

április 23.
Félvezető eszközök, kvantum-pötty: MOSFET működési elve; félvezető lézer/LED/napelem; kvantum-pötty, egyelektron tranzisztor
április 25.
Szenzorok: piezo, MEMS és mágneses szenzorok; rezgővillás kísérlet; MEMS-giroszkóp működési elve, lézeres távolságmérés, SONAR, RADAR, LIDAR, Lock in detektálás (Phase Sensitive Detection)

április 30.
Mágnesség, spintronika: mágnesség rács-modellje; kolosszális mágneses ellenállás; ferromágnesség sáv-modellje; a mágnesezettség mérése; spin-szelep, GMR, STT MRAM, spin-szelep működése (Landauer-formalizmus).
május 2.
Szupravezetés jelensége: zérus ellenállás, Meissner-effektus, első és másodfajú szupravezetők, Ginzburg_Landau elmélet, fluxus-kvantálás, Josephson-effektus

május 7.
Szilárdtestfizika rész összefoglalója
május 9.
ZH2, idősáv: 14:00-16:00, terembeosztás a hallgatók nevének kezdőbetűje szerint: A-K F29 terem, L-Z E1C terem


május 14.
Szupravezető alkalmazások: Szupravezető kvantum-interferometer (SQUID); szupravezető mágnesek (CERN, MRI,NMR); magas hőmérsékletű szuparavezetők (MAGLEV); kísérlet: perzisztens áram, szupravezető vortexek.
május 16.
Pót ZH2, idősáv: 14:00-16:00


Számonkérés

Félévközi zárthelyi dolgozatok:

A félév során két zárthelyi dolgozat lesz.
ZH1 március 26 (kedd) 14:00-16:00 között, terembeosztás a hallgatók nevének kezdőbetűje szerint: A-K F29 terem, L-Z K250 terem.
ZH2 május 9 (csütörtök) 14:00-16:00 között, terembeosztás a hallgatók nevének kezdőbetűje szerint: A-K F29 terem, L-Z E1C terem.

Mindenki legfeljebb egy zárthelyit pótolhat, de azt esetleg kétszer.
A pótzárthelyik időpontja: pótZH1 április 4 (csütörtök) 14:00-16:00 között, pótZH2 május 16 (csütörtök) 14:00-16:00 között.
PótpótZH (ZH1 és ZH2 együtt): május 21 (kedd), 14:00-16:00 között, F3213 terem (F épület, 3. lépcsőház, 2. emelet 13. terem).
A pótzárthelyi és a pótpótZH eredménye felülírja az előző ZH eredményét (lehet javítani és rontani is).

A zárthelyi dolgozatok egyenként 40 pont felett eredményesek (a maximálisan elérhető pontszám egy zárhelyinél 100 pont).
Az aláírás feltétele mindkét ZH teljesítése, azaz külön-külön legalább 40 pont elérése.
Két sikertelen zárthelyi dolgozat esetén félévközi jegy nem szerezhető.

Megajánlott jegy:
Ha valaki a két évközi zárthelyi dolgozat mindegyikén (külön-külön) minimum 50 pontot ér el, akkor megajánlott jegyet kap.
Az előadásokon jelenléti ívet vezetünk. Azok esetében, akik a foglalkozások legalább 70%-án jelen voltak, a megajánlott jegy megállapításánál a két zárthelyi átlagához 10 pontot hozzáadunk, egyébként a zárthelyik pontszámának átlagával számolunk.
A megajánlott jegyek ponthatárai:
2 (elégséges) : 40 - 55
3 (közepes) : 55 - 70
4 (jó) : 70 - 85
5 (jeles) : 85 -
(az aláhúzott érték a jegyhez tartozó alsó határ).
A legalább 70 pontot elérőknek szóbeli vizsga lehetséges a jeles érdemjegyért (a 85 pont feletti eredményt elérők szóbeli vizsga nélkül megkapják a jeles érdemjegyet).

Félév végi jegy: írásbeli vizsga

Vizsgaidőpontok: május 28 (kedd) 14:00-16:00 között, június 4 (kedd) 14:00-16:00 között, valamint június 19 (kedd) 14:00-16:00 között.

A vizsgakérdések valamennyi előadás tartalmára kiterjednek.
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).
A legalább 70 pontot elérőknek szóbeli vizsga lehetséges a jeles érdemjegyért (a 85 pont feletti eredményt elérők szóbeli vizsga nélkül megkapják a jeles érdemjegyet).

A tantárgy célkitűzése

A tárgy célja a korszerű természettudományos világszemlélet kialakítása; a modellalkotási készség fejlesztése. Olyan egyetemi szintű fizikai ismeretek elsajátítása, amelyek feltétlenül szükségesek az innovatív mérnöki alkotásokhoz.

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 jelenségek 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.