„Fizika 3 - Villamosmérnöki mesterszak” változatai közötti eltérés

A lap 2014. január 26., 11:23-kori változata

2014. tavaszi félév

Ajánlott irodalom: Geszti Tamás - Kvantummechanika. Az előadásban lefedett anyag: a könyv 1-6 fejezete, valamint a 7,9,12 és 13 egyes alfejezetei.
Kedvcsináló: Mihály György: Mire jó a kvantumfizika, Mindentudás előadások: Kvantumfizika, Nanotechnológia

• ELŐADÁSOK (kedd 14-16, csütörtök 10-12; F. épület 29 előadóterem)

1. Bevezető előadás: kvantummechanika/szilárdtestfizika elektronikai alkalmazásai, kristályos és amorf anyagok
2. Elektromágneses hullámok – foton: hőmérsékleti sugárzás, fotoeffektus (1),PET, félvezető lézer (1), CCD kamera
3. Elektron hullámtermészete – interferencia: hullámfüggvény (szuperpozíció, valószínűségi értelmezés, valószínűségi áram), elektronmikroszkóp (1)
4. Kristályok szerkezetének meghatározása – szóráskísérletek: szinkrotron, szabad-elektron lézer, neutronforrások, elektronmikroszkóp (2)
5. Schrödinger egyenlet – alagúteffektus: hely- és impulzus-operátorok, Hamilton-operátor

STM, Flash-memória, kvantum-dot (1)

1. Schrödinger-egyenlet egyszerű megoldásai: kötött állapotok, alagúteffektus, Fowler-Nordheim formula
2. Schrödinger-egyenlet egyszerű megoldásai: harmonikus oszcillátor
3. Kristályok dinamikája, rácsrezgések – fonon: rácsrezgések kvantáltsága, szilárd testek fajhője, kvázi-impulzus
4. Impulzusmomentum – elektron spin: Stern-Gerlach, Bohr-magneton, spin qubit
5. Elektronok mágneses térben: Aharonov-Bohm, Zeeman-effektus, Landau nívók
6. Kvantummechanika axiomatikus felépítése: Hullámfüggvények, operátorok, mérések várható értéke
7. Felcserélési törvények: határozatlansági relációk, szimmetriák-megmaradási tételek, Ehrenfest-tétel
8. Perturbációszámítás

1. Szabad elektronrendszer kvantummechanikája: Pauli-elv, Fermi-Dirac statisztika
2. Szilárd testek sávszerkezete (1): közel-szabad elektron közelítés, fémek és félvezetők, effektív tömeg
3. Félvezetők, félvezető eszközök (1): Shottky-, Zéner-, Esaki-dióda; MOSFET, grafén-elektronika
4. Ballisztikus és mezoszkopikus elektron transzport: koherens elektronállapotok
5. Makroszkopikus elektron transzport: termikus egyensúly, Boltzman-egyenlet

fémek optikai tulajdonságai

1. Impulzusmomentum és komponensei: Schrödinger-egyenlet centrális potenciálban
2. Atomok elektronszerkezete: elektron-nívók, Hund-szabályok
3. Sávszerkezet (2) – band tailoring: Szoros-kötésű közelítés, félvezető anyagok, félvezető eszközök (2), heteroátmenetek, félvezető lézer, napelem
4. Nanoelektronika - kvantum dot

egyelektron-transzisztor, mesterséges atom

1. Nanoelektronika – memrisztor: memrisztorok szerkezete és kapcsolási dinamikája, neurális hálózatok
2. Mágnesség - rácsmodell: mágneses csatolások és mágneses szerkezetek

ferro-, ferri és antiferromágneses anyagok, királis szerkezetek

1. Ferromágnesség sáv-modellje: GMR, spin-szelep, spintronika
2. Szupravezetés jelenségek – kísérletek: zérus ellenállás, Meissner-effektus, fluxus-kvantálás, Josephson-effektus
3. Szupravezető alkalmazások: szupravezető mágnesek, SQUID, szupravezető elektronika, kvantum-számítógép

A tárgy adatai

• Előadó: Mihály György(TTK Fizika Tanszék)
• Tantárgykód: TE11MX01
• Követelmények: 3/1/0/v
• Kredit: 5
• Nyelv: magyar
• Félévközi számonkérések:

1. ZH 25 pont,

2. ZH 25 pont.

Az aláírás feltétele mindkét ZH teljesítése minimum 40% -ra, azaz 1. ZH min. 10p 2. ZH min. 10p

• Félév végi jegy: írásbeli vizsga (60 pont)

Általánosan elvárt ismeretek 30 pont, (ebből minimum 14 pontot kell elérni az elégségeshez)

Az egyes témák ismerete 30 pont

2 (elégséges) 45%- = 27p-
3 (közepes) 60%- = 36 p-
4 (jó) 75% - = 45 p
5 (jeles) 90% - = 54 p

Ha valaki a fenti feltételek mellett a két ZH-n összesen minimum 30 pontot ér el, az megajánlott (elégséges) jegyet kap. Az írásbeli vizsga után (az elégtelen jegy kivételével) szóbeli vizsga lehetséges.

• Egyéb feltételek

Az előadásokon jelenléti ívet vezetünk. A félév során 7 előadás adminisztrációs szempontból „Gyakorlatnak minősül”, látogatása kötelező.

A TVSZ értelmében csak egy ZH pótolható. Ha valaki az egyik ZH-ból nem szerezte meg a 10 pontot, az a ZH tervben kiírt alkalommal (alanyi jogon) PZH-t írhat. Az „Aláírás” megszerzéséért, az arra jogosultak, a pótlási héten PPZH-t írhatnak

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 kvantumfizikai gondolkodásmód elsajátításának elősegítése;
- a klasszikus fizika korlátainak, a kvantummechanika és a klasszikus mechanika kapcsolatának ismertetése;
- 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 kvantumfizikai hátterének a megismertetéséhez, és kellő alapot nyújt a modern elektronikai eszközökben lezajló folyamatok megértéséhez.