„Fizika 3 - Villamosmérnöki mesterszak” változatai közötti eltérés

A lap 2015. május 8., 14:10-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, valamint az előadáson ismertésre kerülő alkalmazások.

1.ZH április 7 (kedd) 18:15-20:00 óra E1B terem
1.pót-ZH április 16 (csütörtök) 18:15-20:00 óra STFNAGY terem
1.ZH EREDMÉNYEK (pót-zh jegyek sárgával kiemelve)

2. ZH április 30 (csütörtök) 18:15-20:00 óra, STFNAGY (a 7., 9., 10. és 11. előadások anyagából).
2.ZH EREDMÉNYEK

február 12.
Bevezető előadás: kvantum-jelenségek alkalmazásokban ->szenzorok, nanoelektronika; gyakorlat: fázisérzékeny detektálás

február 19.
Elektromágneses hullámok: interferencia, fotoeffektus, foton fogalma ->lézer, CCD kamera; gyakorlat: spektrumok, lézerek összefoglalás, feladatok

február 26.
Elektron hullámtermészete: interferencia, hullámfüggvény valószínűségi értelmezése, Schrödinger-egyenlet alapfokon, gyakorlat: elektronmikroszkóp, összefoglalás, feladatok

március 5.
Kristályok szerkezete - szimmetriák, szóráskísérletek: szerkezetmeghatározás Röntgen-, elektron-, és neutron-szórással, szintroton, szabad-elektron lézer, gyakorlat: szerkezeti-tényező, Neumann-elv összefoglalás, feladatok

március 12.
Schrödinger-egyenlet - alagúteffektus: hely- és impulzus-operátorok, Hamilton-operátor, Flash-memória, STM, gyakorlat: Schrödinger-egyenlet alkalmazása, kísérlet - atomi-kontaktusok, összefoglalás, feladatok

március 19.
Operátorok alkalmazása a kvantummechanikában: mérések várható értéke, léptető-operátorok, harmonikus oszcillator, impulzusmomentum, THz lézer ("kvantum-kaszkád" lézer), gyakorlat: atomok mágnessége, összefoglalás, feladatok

március 26.
Kristályok dinamikája: fonon fogalma, rácsrezgések kvantáltsága, fajhő, rugalmatlan neutronszórási kísérletek, gyakorlat: lineáris lánc diszperziós relációja, állapotsűrűség.
(Tipikus kérdések, feladatok az előadáskivonat utolsó lapján találhatók)

április 2.
A kvantummechamikai rész összefoglalása + elektronok mágneses térben

április 9.
Szilárd testek sávszerkezete: szabad elektron modell, szoros kötésű közelítés, fémek és félvezetők sávszerkezete, fotoemissziós kísérletek, gyakorlat: effektív tömeg, elektron és lyukvezetés
(Tipikus kérdések, feladatok az előadáskivonat utolsó lapján találhatók)

április 16.
Ballisztikus és mezoszkópikus transzport: félvezető heteroátmenetek, koherens elektronállapotok, Landauer-formalizmus, Aharonov-Bohm effektus, nagy mobilitású elektronok, gyakorlat: T-mátrix technika
(Tipikus kérdések, feladatok az előadáskivonat utolsó lapján találhatók)

április 23.
Makroszkópikus elektron-transzport: Botzman-egyenlet, fémek és félvezetők vezetőképessége, szilícium, gyakorlat: félvezetők töltéshordozói
(Tipikus kérdések, feladatok az előadáskivonat utolsó lapján találhatók)

április 30.
Félvezető eszközök, nanoelektronika: MOSFET, egyelektron tranzisztor, memrisztor, kvantum-pötty, gyakorlat: MOSFET nívószerkezetének szabályzása a kapufeszültséggel

május 7.
Mágnesség: ferro-, ferri- és antiferromágneses anyagok; ferromágnesség sáv-modellje; spintronika, 'spin-szelep, GMR, STT MRAM', gyakorlat: spin-szelep működése (Landauer-formalizmus)

május 14.
Szupravezetés: zérus ellenállás, Meissner-effektus, fluxus-kvantálás, Josephson-effektus; SQUID, szupravezető mágnesek

A tárgy adatai

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

Helyszín: F29 terem,
Időpont: csütörtök 14:15 - 18:00
A négy órás blokk utolsó órája a gyakorlat.

Félévközi számonkérések:

A félév során két zárthelyi dolgozat lesz:
április 7 (kedd) 18:15-20:00 óra, E1B terem (az 1-6 előadásokból)
április 30(csütörtök) 18:15-20:00 óra, STFNAGY (a 7., 9., 10. és 11. előadások anyagából).

A zárthelyik egyenként 40% fölötti eredmény esetén eredményesek.
A zárthelyi dolgozatok értékelése:

• 2 (elégséges) 40% -
  
• 3 (közepes) 55% -
  
• 4 (jó) 70% -
  
• 5 (jeles) 85% -
  

Az aláírás feltétele mindkét ZH teljesítése minimum 40% -ra.
Két sikertelen zárthelyi dolgozat esetén (a TVSZ. 14. § 1a. pontjával összhangban) félévközi jegy nem szerezhető. A pótlási héten pótzárthelyi lehetõséget biztosítunk kizárólag az egyik zárthelyi dolgozat javítására.

Félév végi jegy: írásbeli vizsga
Az írásbeli vizsga után - a legalább 70% eredményt elérőknek - szóbeli vizsga lehetséges a jeles érdemjegyért.
Az írásbeli dolgozat értékelése:

• 2 (elégséges) 40% -
  
• 3 (közepes) 55% -
  
• 4 (jó) 70% -
  
• 5 (jeles) 85% -
  

Ha valaki a két évközi ZH-n egyenként minimum 50%-ot 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 16-án az ZH1 pótlása, és május 15-én a ZH2 pótlása. 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 feladatsorral, amelyiken mindenki a pótlandó (egy) zárthelyijét pótolhatja).

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.