| 6 ECTS | |
| 30 P + 30 A | |
| 20% primjene e-učenja | |
| Odjel za fiziku (Sceduly) |
| Nositelji: Željana Bonačić LošićSuradnici: Josipa Šćurla |
| Ciljevi predmeta |
| Upoznavanje studenata s osnovnim konceptima fizike kondenzirane materije utemeljenih na spoznajama statističke fizike i kvantne mehanike, korištenjem pretežno poluklasičnog opisa. Očekuje se kvalitativno razumijevanje eksperimentalno opaženih pojava u kristalima na temelju mikroskopskih fizičkih modela te sposobnost kvantitativnog opisa i rješavanja problema pomoću odgovarajućeg matematičkog formalizma. |
| Uvjeti (kompetencije) za upis predmeta |
| Kvantna mehanika Statistička mehanikaElektrodinamika |
| Očekivani ishodi učenja |
| 1. Opisati svojstva simetrije kristalografskih sustava, kristalografske defekte i difrakciju EM valova na kristalnoj rešetki. |
| 2. Objasniti različite tipove međuatomskih veza te njihov utjecaj na energiju kohezije i makroskopska svojstva čvrstih tijela. |
| 3. Analizirati disperzijsku relaciju fonona i njihove doprinose unutarnjoj energiji, transportu topline, toplinskom širenju kristala. |
| 4. Objasniti model plina slobodnih elektrona i iz njega izvedenih fizičkih veličina. |
| 5. Analizirati energijski spektar elektrona u periodičnom potencijalu te svojstva elektronske šupljine i elektrona. |
| 6. Objasniti transportna i termodinamička svojstva metala, poluvodiča i izolatora. |
| 7. Objasniti dielektrička svojstva tvari. |
| 8. Objasniti atomski magnetizam i magnetizam tvari. |
| 9. Objasniti pojavu i svojstva supravodljivog stanja. |
| 10. Objasniti osnovne eksperimentalne tehnike u fizici kondenzirane materije. |
| Sadržaj predmeta |
| 1. tjedan: Uvodni sat (upoznavanje i predstavljanje, opis načina rada, obaveza i vrednovanja postignuća na kolegiju, opis područja Fizike čvrstog stanja, uloga fizike kondenzirane materije u razvoju tehnologije i civilizacije, osnovne eksperimentalne metode). |
| 2. tjedan: Kristali i kristalne strukture (vrste kristala, kristalna rešetka, elementarna ćelija, operacije simetrije, kvazikristali, Bavaisove rešetke). |
| 3. tjedan: Kristalne rešetke i defekti (kristalne rešetke, recipročna rešetka, direktni i impulsni prostor, difrakcija x-zraka, kristalni defekti, Schottkyjevi |
| defekti, Frankelovi defekti, elementarna pobuđenja). |
| 4. tjedan: Međuatomske veze i energija kohezije (kovalentna veza, ionska veza, van der Waalsova veza, vodikova veza, metalna veza). |
| 5. tjedan: Titranje jednoatomne linearne kristalne rešetke (valna jednadžba, grupna brzina, Brillouinova zona, prebrojavanje valnih brojeva). |
| 6. tjedan: Titranje dvoatomne linearne kristalne rešetke (titranje kristalne rešetke s dva atoma u primitivnoj rešetki, akustičko titranje, optičko titranje). |
| 7. tjedan: Ionski kristali u elektromagnetskom polju, dipolni moment atoma, polarizabilnost atoma i molekula. |
| 8. tjedan: Fononski doprinos toplinskom kapacitetu kristala (akustički i optički fononi, Debyeova i Einsteinova aproksimacija, toplinski kapacitet kristalne rešetke, Dulong-Petitovovo pravilo). Toplinsko širenje kristala. |
| 9. tjedan: Sommerfeldov model metala (vrste metala i nihova svojstva, Drudeov i Sommerfeldov model metala, Fermijeva energija, gustoća |
| elektronskih stanja, Sommerfeldov razvoj, toplinski kapacitet elektronskog plina). |
| 10. tjedan: Elektron u periodičnom potencijalu (Schrödingerova jednadžba elektrona u periodičkom potencijalu, Blochov teorem, elektronske energijske vrpce, elektronska šupljina, efektivna masa, van Hoveovi singulariteti). |
| 11. tjedan: Prijenosne pojave (Drudeov model električne vodljivosti, Ohmov zakon, Jouleova toplina, Matthiessenovo i Nordheimovo pravilo, fononski |
| doprinos električnom otporu, vodljivost u vremenski promjenjivom električnom polju, Hallov efekt, toplinska vodljivost, Wiedemann-Franzov zakon) |
| 12. tjedan: Poluvodiči (vrste poluvodiča, zonska struktura poluvodiča, poluvodiči s primjesama, elektronska i šupljinska vodljivost poluvodiča). |
| 13. tjedan: Atomski magnetizam (spinski i orbitalni magnetski moment, Hundova pravila, atomski paramagnetizam, magnetizacija za J=1/2, |
| Brillouinova funkcija, Langevenov atomski dijamagnetizam). |
| 14. tjedan Magnetska svojstva tvari (paramagnetzam i dijamagnetizam slobodnih elektrona, kvantna teorija feromagnetizma, magnetske domene i |
| histereza, Weissova teorija srednjeg polja, antiferomagnetizam, Curie-Weissov zakon). |
| 15. tjedan: Supravodljivost (Meissnerov efekt, izotopni efekt, supravodiči tipa I i II, elektron-fonon vezanje, Cooperov par, BCS teorija, supravodljivi procijep, kritična temperatura, kritična struja, Josephsonov efekt). |
| Vrste izvođenja nastave |
| - Predavanja - Vježbe - Samostalni zadaci |
| Obveze studenata |
| Pohađanje predavanja i vježbi te izrada domaćih zadaća. Za stjecanje prava na potpis student treba nazočiti na najmanje 50% predavanja i vježbi te predati vlastita rješenja za najmanje 50% domaćih zadaća. |
| Praćenje rada studenata (ECTS) |
| - Pohađanje nastave (2) - Usmeni ispit (2) - Pismeni ispit (1.5) - Domaće zadaće (0.5) |
| Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata |
| Vrednovanje aktivnosti i postignuća studenta sastoji se od elemenata koji se boduju kako slijedi:• pohađanje nastave do 10 bodova• rješavanje domaćih zadaća do 10 bodova• pismeni ispit do 30 bodova• usmeni ispit do 50 bodova.Pismeni dio ispita sastoji se od zadataka koje je potrebno riješiti, a može se položiti i tijekom semestra preko dva kolokvija. Uvjet za pristup usmenom ispitu su ispunjeni uvjeti za potpis i položen pismeni ispit. Za prolaz pismenog ispita potrebno je riješiti najmanje 50% zadataka. Za prolaz pismenog ispita preko kolokvija potrebno riješiti najmanje 50% zadataka na oba kolokvija. Usmeni ispit sastoji se od pet pitanja iz različitih sadržajnih cjelina koja se slučajnim izborom izvlače iz unaprijed zadane liste ispitnih pitanja.Ocjenjuje se prema slijedećoj bodovnoj listi:• 89 - 100 bodova: izvrstan• 76 - 88 bodova: vrlo dobar• 63 - 75 bodova: dobar• 50 - 62 bodova: dovoljan. |
| Obvezna literatura |
| C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th edition, John Wiley & Sons, Inc., 2005. |
| V. Šips, Uvod u fiziku čvrstog stanja, Školska knjiga Zagreb, 1991. |
| V. Šips, Uvod u fiziku čvrstog stanja, Školska knjiga Zagreb, 2003. |
| Izborna literatura |
| G.I.Epifanov, Solid State Physics, MIR Publishers, Moskva 1979. |
| Načini praćenja kvalitete |
| • Vrednovanje postignuća studenata u skladu s očekivanim ishodima• Povratna informacija od studenata putem ankete• Samoevaluacija nastavnika• Institucijske i izvaninstitucijske provjere |
| Izvedba |
|
Sveučilišni diplomski studij • Fizika; smjer: Nastavnički (obvezni 1. sem.) • Fizika; smjer: Astrofizika i fizika elementarnih čestica (izborni 1. sem.) • Fizika; smjer: Biofizika (izborni 1. i 3. sem.) • Fizika; smjer: Fizika okoliša (izborni 1. i 3. sem.) • Fizika; smjer: Računarska fizika (obvezni 1. sem.) • Fizika i informatika; smjer: nastavnički (obvezni 3. sem.) • Matematika i fizika; smjer: nastavnički (obvezni 3. sem.) |
| Napomene: Vrste nastave (tip): (P) Predavanja; (S) Seminari; (A) Auditorne vježbe; (PK) Vježbe u praktikumu; (L) Laboratorijske vježbe; (M) Metodičke vježbe; (TJ) Vježbe tjelesnog odgoja; (T) Terenske vježbe. Prije početka nastave moguće su rošade izvođača nastave u svrhu optimizacije opterećenja. Prikazana je testna verzija automatskog generiranja informacija. |