FY508: Fysik af kondenserede stoffer

Det Naturvidenskabelige Studienævn

Undervisningssprog: På dansk eller engelsk afhængigt af underviser
EKA: N500005102
Censur: Ekstern prøve
Bedømmelse: 7-trinsskala
Udbudssteder: Odense
Udbudsterminer: Efterår
Niveau: Bachelor

STADS ID (UVA): N500005101
ECTS-point: 10

Godkendelsesdato: 13-04-2018


Varighed: 1 semester

Version: Arkiv

Kommentar

07009301 (tidligere UVA) er identisk med denne kursusbeskrivelse. 
Samlæses med dele af FY532: Fysik af Kondenserede stoffer I (5 ECTS)


Indgangskrav

Ingen

Faglige forudsætninger

Studerende, der følger kurset, forventes at:

  • Have kendskab til grundlæggende klassisk mekanik, termodynamik, elektromagnetisme, kvantemekanik og statistisk mekanik.
  • Kunne anvende elementær matematik til at håndtere modelbeskrivelser baseret på fysiske love.

Formål

Kurset giver en indføring i fysikken af kondenserede faser, inklusive krystallinske og amorfe stoffer samt bløde materialer som polymerer og flydende krystaller. Kurset indfører de vigtigste teoretiske begreber og eksperimentelle metoder som benyttes til at beskrive og måle mekaniske, dynamiske og termodynamiske egenskaber af stofferne. Desuden sættes disse egenskaber i relation til stoffernes funktionelle egenskaber. Kurset giver grundlag for videregående studier i materialers fysik, biofysik samt nano-teknologi.

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i kurserne FY503, FY504, Fy521, FY522, FY523, FY524 og giver et fagligt grundlag for at studere emnerne i statistisk mekanik FY802 og skrivning af bachelor projekt og speciale i kondenserede stoffers fysik senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

  • Give kompetence til at håndtere komplekse problemer og selvstændigt at kunne indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde og identificere egne læringsbehov og strukturere egen læring. 
  • Give færdigheder i at anvende fysiske metoder og matematiske redskaber til at opstille og vurdere fysiske modeller.
  • Give viden om og forståelse af kondenserede stoffers fysiske egenskaber

Målbeskrivelse

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

  • genkende de almindeligste krystalstrukturer og beskrive deres symmetriegenskaber
  • forklare de fysiske mekanismer bag bindingstyper i faste krystallinske stoffer
  • anvende det reciprokke gitter til at beskrive diffraktion af bølger i krystallinske stoffer
  • bestemmelse af krystallinske stoffers struktur ved røntgendiffraktion
  • anvende modeller til at udregne energidispersionen for akustiske og optiske fononer
  • redegøre for betydningen af fononsystemerne for varmekapacitet og varmeledning
  • forklare hvordan Blochs theorem følger fra Schrødinger ligningen for et periodisk potential
  • foretage beregninger af energibåndstrukturer for simple systemer i weak potential og i Linear Combination of Atomic Orbitals approximationerne
  • beskrive sammenhænge mellem krystalsymmetri og elektron-energibåndstrukturer
  • forklare den effektive elektronmasse og anvende den til beskrivelse af elektrondynamik i halvledere
  • beskrive effekten af dotering for halvlederstrukturers elektroniske egenskaber
  • beskrive væskers karakteristika
  • gøre rede for strukturel orden og uorden i bløde materialer
  • fortage simple beregninger af bløde systemers materialeegenskaber

Indhold

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

  • Faser, faseovergange og faseligevægte
  • Væskestruktur, korrelationsfunktioner
  • Atomare bindingstyper
  • Intermolekylære og kolloide kræfter
  • Krystalstrukturer
  • Reciprokke gitter.
  • Brillouin zoner
  • Røntgendiffraktion
  • Akustiske og optiske fononer. Dispersionsrelationer
  • Varmekapacitet og varmeledning
  • Elektron i periodisk potential.
  • Blochs theorem
  • Løsning af Schrödinger-ligningen i to approximationer:
    1. Ved Fourierudvikling af krystalpotentialet
    2. Ved udvikling i atomare bølgefunktioner
  • Elektron energibåndstrukturer
  • Elektrondynamik, effektiv elektron masse
  • Halvlederes elektroniske egenskaber
  • Mekaniske og elastiske egenskaber af bløde materialer, herunder gummier
  • Komplekse og strukturerede væsker
  • Kolloide suspensioner
  • Opløsninger af polymerer og geler; faseomdannelser i blandinger
  • Flydende krystaller og nematiske faser
  • Selv-organisering af bløde materialer
  • Praktiske eksempler på legeringer af metaller og halvledere
  • Praktiske eksempler på glasser og visko-elastiske væsker

Litteratur

Elliott: Physics and Chemistry of Solids.
Doi: Soft matter physics.
Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

Eksamensbestemmelser

Eksamenselement a)

Tidsmæssig placering

Januar

Udprøvninger

Mundtlig eksamen

EKA

N500005102

Censur

Ekstern prøve

Bedømmelse

7-trinsskala

Identifikation

Studiekort

Sprog

Følger, som udgangspunkt, undervisningssprog

Hjælpemidler

Oplyses på kurset

ECTS-point

10

Uddybende information

Reeksamen i samme eksamensperiode eller i umiddelbar forlængelse heraf.
Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende antal undervisningstimer

100 timer per semester

Undervisningsform

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

  • Aktivitet - Antal timer:
  • Introfase (forelæsning, holdtimer) - Antal timer: 60
  • træningsfase: Antal timer: 40
  • eksaminatorie: Antal timer 40
  • Studiefase: Antal timer:


Ansvarlig underviser

Navn E-mail Institut
Sven Tougaard svt@sdu.dk

Yderligere undervisere

Navn E-mail Institut By
Carsten Svaneborg zqex@sdu.dk

Skemaoplysninger

Administrationsenhed

Det Naturvidenskabelige Fakultet

Anbefalede studieforløb

Profil Program Semester Periode