„Fizika 3 - Villamosmérnöki mesterszak” változatai közötti eltérés
(→2015. tavaszi félév) |
(→2015. tavaszi félév) |
||
18. sor: | 18. sor: | ||
[http://dept.phy.bme.hu/mire_jo_a_kvantumfizika.pdf Mihály György: Mire jó a kvantumfizika?]<br /> | [http://dept.phy.bme.hu/mire_jo_a_kvantumfizika.pdf Mihály György: Mire jó a kvantumfizika?]<br /> | ||
− | A jegyzetelést elősegítő kivonatokat érdemes kinyomtatni (letölthetők az előadás címén keresztül), majd az előadáson erre jegyzetelni. Ezek önmagukban nem elegendőek a megértéshez, ahhoz a szóban elhangzó magyarázatokat is hallani kell – ezért érdemes előadásra járni. Az alábbi tematikában az előadás címek mellett szerepelnek a témához kapcsolódó fontosabb fogalmak, <u>számolási gyakorlatok</u> valamint az előadáson ismertetésre kerülő eszközök/alkalmazások. <br /> | + | A jegyzetelést elősegítő kivonatokat érdemes kinyomtatni (letölthetők az előadás címén keresztül), majd az előadáson erre jegyzetelni. Ezek önmagukban nem elegendőek a megértéshez, ahhoz a szóban elhangzó magyarázatokat is hallani kell – ezért érdemes előadásra járni. Az alábbi tematikában az előadás címek mellett szerepelnek a témához kapcsolódó fontosabb fogalmak, <u>számolási gyakorlatok</u> valamint az előadáson ismertetésre kerülő ''eszközök/alkalmazások''. <br /> |
február 16. (kedd) 14:15 F29 terem <br /> | február 16. (kedd) 14:15 F29 terem <br /> | ||
− | + | '''Elektromágneses hullámok''': szuperpozíció elve; <u>interferencia</u>; fotoeffektus; hőmérsékleti sugárzás; foton fogalma, foton detektálásának valószínűsége, ""'fotoemissziós spektroszkópia""'. <br /> | |
+ | |||
+ | február 18. <br /> | ||
+ | '''Lézerek''': spektrumok; lézerek; populáció inverzió, indukált emisszió, optikai erősítés, ""'lézer alkalmazások"''' <br /> | ||
+ | |||
+ | február 23. <br /> | ||
+ | '''Elektronok hullámtermészete''': a hullámfüggvény valószínűségi értelmezése; ""'képalkotás/diffrakció elektronmikroszkóppal""'; szabad részecske hullámfüggvénye; operátorok fogalma; számolás: hullámcsomag. <br /> | ||
+ | |||
+ | február 25. <br /> | ||
+ | '''Elektronok potenciáltérben''': számolás: elektronok hullámhosszának szabályzása; elektron-hullámok keltése (Fowler-Nordheim-alagúteffektus); ""'TEM,SEM, elektron-litográfia""'; Schrödinger-egyenlet. <br /> | ||
+ | |||
+ | március 1. <br /> | ||
+ | '''Pontszerű-e az elektron?''': kiterjedt és lokalizált részecske, határozatlansági reláció; fizikai mennyiség várható értéke; elektron s-típusú atomi pályán <--> vezetési elektron. <br /> | ||
+ | |||
+ | március 3. <br /> | ||
+ | '''Operátorok alkalmazása a kvantummechanikában''': felcserési reláció; harmonikus oszcillátor; kvantum jelenségek: hőmérsékleti sugárzás, szilárd testek fajhője; ""'kvatum-kaszkád lézer""'. <br /> | ||
+ | |||
+ | március 8. <br /> | ||
+ | '''Alagúteffektus, valószínűségi áram''': hely- és impulzus-operátorok, Hamilton-operátor, ""'Flash-memória, STM, szupravezetők Josephson-árama (SQUID)""' <br /> | ||
+ | |||
+ | március 10. <br /> | ||
+ | '''Mágneses atomok"': Impulzusmomentum operátor, atomok pályamomentuma, elektron-spin, Hund-szabályok. <br /> | ||
+ | |||
+ | március 17. <br /> | ||
+ | ''Kristályok szerkezete, szimetriák ''' <br /> | ||
+ | |||
+ | március 22. <br /> | ||
+ | '''Szerkezetmeghatározás''': rugalmas szóráskísérletek, szintroton, szabad-elektron lézer, neutron-források <br /> | ||
+ | |||
+ | |||
+ | március 29. <br /> | ||
+ | '''Kristályok dinamikája''': rácsrezgések, fonon fogalma, rugalmatlan neutronszórási kísérletek <br /> | ||
+ | |||
+ | |||
+ | március 31. <br /> | ||
+ | ''' A kvantummechamikai rész összefoglalása ''' (Az első 8 alőadás) | ||
+ | |||
+ | április 5.<br /> | ||
+ | április 7.<br /> | ||
+ | '''Szilárd testek sávszerkezete''': szabad elektron modell, szoros kötésű közelítés, fémek és félvezetők sávszerkezete, fotoemissziós kísérletek, effektív tömeg, elektron és lyukvezetés <br /> | ||
+ | |||
+ | április 12. <br /> | ||
+ | április 14. <br /> | ||
+ | '''Ballisztikus és mezoszkópikus transzport''': ""'félvezető heteroátmenetek""', koherens elektronállapotok, Landauer-formalizmus, Aharonov-Bohm effektus, '''''nagy mobilitású elektronok''''', T-mátrix technika <br /> | ||
+ | |||
+ | |||
+ | április 19. <br /> | ||
+ | április 21 | ||
+ | '''Makroszkópikus elektron-transzport''': Botzman-egyenlet, fémek és félvezetők vezetőképessége, '''''szilícium''''', félvezetők töltéshordozói <br /> | ||
+ | |||
+ | április 26. <br /> | ||
+ | április 28. <br /> | ||
+ | '''Félvezető eszközök, nanoelektronika''': MOSFET működési elve, ""'egyelektron tranzisztor, memrisztor, kvantum-pötty''''', <br /> | ||
+ | |||
+ | május 3. <br /> | ||
+ | Szenzorok | ||
+ | |||
+ | május 5. <br /> | ||
+ | '"A Szilárdtestfizikai rész összefoglalója'" (a megelőző 8 előadás) | ||
+ | |||
+ | május 10. <br /> | ||
+ | május 12. <br /> | ||
+ | '''Mágnesség''': ferro-, ferri- és antiferromágneses anyagok; ferromágnesség sáv-modellje; spintronika, '"''spin-szelep, GMR, STT MRAM'''", spin-szelep működése (Landauer-formalizmus) | ||
+ | |||
+ | május 17. <br /> | ||
+ | május 19. <br /> | ||
+ | '''Szupravezetés''': zérus ellenállás, Meissner-effektus; "'''SQUID, szupravezető mágnesek''"'; számolás: fluxus-kvantálás, Josephson-effektus | ||
<br /> | <br /> |
A lap 2016. január 21., 19:55-kori változata
2015. tavaszi félév
A Fizika 3 tárgy a kvantummechanikai elvekre épülő modern szilárdtestfizikába vezet be miközben számos korszerű elektronikai és nanotechnológiai alkalmazást is ismertet. Az előadások során csak fokozatosan épül fel a kvantumjelenségek értelmezését szolgáló -- sokak számára szokatlan -- matematikai apparátus.
Ajánlott irodalom:
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
Kivonatok "bevezető" kvantummechanika jegyzetből
Kivonatok "haladó" kvantummechanika jegyzetből
Kedvcsináló:
Mihály György: Mire jó a kvantumfizika?
A jegyzetelést elősegítő kivonatokat érdemes kinyomtatni (letölthetők az előadás címén keresztül), majd az előadáson erre jegyzetelni. Ezek önmagukban nem elegendőek a megértéshez, ahhoz a szóban elhangzó magyarázatokat is hallani kell – ezért érdemes előadásra járni. Az alábbi tematikában az előadás címek mellett szerepelnek a témához kapcsolódó fontosabb fogalmak, számolási gyakorlatok valamint az előadáson ismertetésre kerülő eszközök/alkalmazások.
február 16. (kedd) 14:15 F29 terem
Elektromágneses hullámok: szuperpozíció elve; interferencia; fotoeffektus; hőmérsékleti sugárzás; foton fogalma, foton detektálásának valószínűsége, ""'fotoemissziós spektroszkópia""'.
február 18.
Lézerek: spektrumok; lézerek; populáció inverzió, indukált emisszió, optikai erősítés, ""'lézer alkalmazások"
február 23.
Elektronok hullámtermészete: a hullámfüggvény valószínűségi értelmezése; ""'képalkotás/diffrakció elektronmikroszkóppal""'; szabad részecske hullámfüggvénye; operátorok fogalma; számolás: hullámcsomag.
február 25.
Elektronok potenciáltérben: számolás: elektronok hullámhosszának szabályzása; elektron-hullámok keltése (Fowler-Nordheim-alagúteffektus); ""'TEM,SEM, elektron-litográfia""'; Schrödinger-egyenlet.
március 1.
Pontszerű-e az elektron?: kiterjedt és lokalizált részecske, határozatlansági reláció; fizikai mennyiség várható értéke; elektron s-típusú atomi pályán <--> vezetési elektron.
március 3.
Operátorok alkalmazása a kvantummechanikában: felcserési reláció; harmonikus oszcillátor; kvantum jelenségek: hőmérsékleti sugárzás, szilárd testek fajhője; ""'kvatum-kaszkád lézer""'.
március 8.
Alagúteffektus, valószínűségi áram: hely- és impulzus-operátorok, Hamilton-operátor, ""'Flash-memória, STM, szupravezetők Josephson-árama (SQUID)""'
március 10.
Mágneses atomok"': Impulzusmomentum operátor, atomok pályamomentuma, elektron-spin, Hund-szabályok.
március 17.
Kristályok szerkezete, szimetriák '
március 22.
Szerkezetmeghatározás: rugalmas szóráskísérletek, szintroton, szabad-elektron lézer, neutron-források
március 29.
Kristályok dinamikája: rácsrezgések, fonon fogalma, rugalmatlan neutronszórási kísérletek
március 31.
A kvantummechamikai rész összefoglalása (Az első 8 alőadás)
április 5.
április 7.
Szilárd testek sávszerkezete: szabad elektron modell, szoros kötésű közelítés, fémek és félvezetők sávszerkezete, fotoemissziós kísérletek, effektív tömeg, elektron és lyukvezetés
április 12.
április 14.
Ballisztikus és mezoszkópikus transzport: ""'félvezető heteroátmenetek""', koherens elektronállapotok, Landauer-formalizmus, Aharonov-Bohm effektus, nagy mobilitású elektronok, T-mátrix technika
április 19.
április 21
Makroszkópikus elektron-transzport: Botzman-egyenlet, fémek és félvezetők vezetőképessége, szilícium, félvezetők töltéshordozói
április 26.
április 28.
'Félvezető eszközök, nanoelektronika: MOSFET működési elve, ""'egyelektron tranzisztor, memrisztor, kvantum-pötty,
május 3.
Szenzorok
május 5.
'"A Szilárdtestfizikai rész összefoglalója'" (a megelőző 8 előadás)
május 10.
május 12.
Mágnesség': ferro-, ferri- és antiferromágneses anyagok; ferromágnesség sáv-modellje; spintronika, '"spin-szelep, GMR, STT MRAM", spin-szelep működése (Landauer-formalizmus)
május 17.
május 19.
Szupravezetés: zérus ellenállás, Meissner-effektus; "'SQUID, szupravezető mágnesek"'; számolás: fluxus-kvantálás, Josephson-effektus
A tárgy adatai
Előadó: Mihály György(TTK Fizika Tanszék)
Tantárgykód: TE11MX01
Követelmények: 3/1/0/v
Kredit: 5
Nyelv: magyar
Helyszín: F29 terem,
Időpont: kedd, csütörtök 14:15 - 16:00
Félévközi számonkérések:
A félév során két zárthelyi dolgozat lesz: április 5 (kedd) 18:15 - 20:00, valamint május 10 (kedd) 18:15 - 20:00.
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 pont -
- 3 (közepes) 55 pont -
- 4 (jó) 70 pont -
- 5 (jeles) 85 pont -
Az aláírás feltétele mindkét ZH teljesítése minimum elégségesre (40 pont).
Két sikertelen zárthelyi dolgozat esetén (a TVSZ. 14. § 1a. pontjával összhangban) félévközi jegy nem szerezhető.
Félév végi jegy: írásbeli vizsga
Az írásbeli vizsga kérdései valamennyi előadás tartalmára kiterjednek.
Az írásbeli vizsga után - a legalább 70 pontos eredményt elérőknek - szóbeli vizsga lehetséges a jeles érdemjegyért.
Az írásbeli dolgozat értékelése:
- 2 (elégséges) 40 pont -
- 3 (közepes) 55 pont -
- 4 (jó) 70 pont -
- 5 (jeles) 85 pont -
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 (egyenként eredményes) 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: április 14-én (csütörtök, 18:15-20:00)a ZH1 pótlására és május 26-án (csütörtök, 10.15-12:00) a ZH2 pótlására. Minden hallgató legfeljebb az egyiken vehet részt (akinek két sikertelen zh-ja van, nem kaphat aláírást)
- egy további pót-pótzárthelyit tartunk a pótlási héten. Két feladatsor lesz, amelyiken mindenki a pótlandó (egy) zárthelyijét pótolhatja. A lefedett előadások azonosak az eredeti ZH-ban szereplőkkel.
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.