The post Ηλεκτρομαγνητισμός ΙΙ appeared first on Τμήμα Φυσικής - Πανεπιστήμιο Πατρών.

• Εισάγεται για πρώτη φορά η έννοια της κρυσταλλικής δομής και του προσδιορισμού της, ως βάσης για την ερμηνεία πολλών ιδιοτήτων των στερεών.
• Επιδιώκεται η κατανόηση των μηχανισμών των χημικών δεσμών που απαντώνται στα στερεά
• Μελετώνται οι ιδιότητες διάδοσης των ελαστικών κυμάτων στα στερεά, με έμφαση στην περιγραφή των ταλαντώσεων του πλέγματος με την εισαγωγή της έννοιας του φωνονίου.
• Γίνεται εφαρμογή κλασσικών και κβαντικών μοντέλων για την ερμηνεία βασικών ιδιοτήτων των μετάλλων
• Μελετάται η ηλεκτρονική δομή των στερεών και γίνεται εισαγωγή στη θεωρία των ενεργειακών ζωνών. Βάσει αυτής, επιδιώκεται οι φοιτήτριες/τές να κατανοήσουν τον διαχωρισμό των υλικών σε μέταλλα, μονωτές και ημιαγωγούς.
• Τέλος, επιδιώκεται η κατανόηση των ιδιοτήτων των ημιαγωγών

Δεξιότητες
Αναμένεται οι φοιτήτριες/τές να αποκτήσουν μια ευρεία αντίληψη για τον χειρισμό προβλημάτων που αφορούν τα στερεά. Αναμένεται να κατανοούν βασικές ιδιότητες και τρόπους αντιμετώπισης σχετικών προβλημάτων.

Προαπαιτήσεις
Βάσει του εφαρμοζόμενου προγράμματος σπουδών, δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Οι φοιτήτριες/τές όμως θα πρέπει να διαθέτουν τουλάχιστον στοιχειώδεις γνώσεις Ηλεκτρομαγνητισμού, Στατιστικής Φυσικής και Κβαντικής Φυσικής.

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

Κρυσταλλικές Δομές
Γενική Περιγραφή των Κρυσταλλικών Δομών.
Μερικές Σημαντικές Κρυσταλλικές Δομές. Κυβικές Δομές. Δομές Συμπαγούς Συσσωμάτωσης. Δομές Ομοιοπολικών Στερεών.
Προσδιορισμός της Κρυσταλλικής Δομής.
Περίθλαση Ακτίνων Χ. Θεωρία Bragg. Πλεγματικά Επίπεδα και Δείκτες Miller. Γενική Θεωρία της Περίθλασης. Το Αντίστροφο Πλέγμα. Η Σημασία του Αντιστρόφου Πλέγματος. Περίθλαση Ακτίνων Χ από Περιοδικές Δομές. Η Κατασκευή του Ewald. Σχέση Μεταξύ της Θεωρίας του Bragg και του Laue
Άλλες Μέθοδοι για τον Προσδιορισμό της Κρυσταλλικής Δομής.
Ανελαστική Σκέδαση.
Οι Δεσμοί στα Στερεά
Ελκτικές και Απωστικές Δυνάμεις.
Ιοντικός Δεσμός.
Ομοιοπολικός Δεσμός.
Μεταλλικός Δεσμός.
Δεσμός Υδρογόνου.
Δεσμός van der Waals.
Μηχανικές Ιδιότητες
Ελαστική Παραμόρφωση.
Μακροσκοπική Εικόνα. Ελαστικές Σταθερές. Λόγος Poisson. Σχέση Ανάμεσα στις Ελαστικές Σταθερές.
Μικροσκοπική Εικόνα.
Πλαστική παραμόρφωση. Εκτίμηση της Τάσης Διαρροής. Σημειακές Ατέλειες και Εξαρμόσεις. Ο Ρόλος των Ατελειών στην Πλαστική Παραμόρφωση.
Θραύση.
Θερμικές Ιδιότητες του Πλέγματος
Ταλαντώσεις του Πλέγματος.
Απλός Αρμονικός Ταλαντωτής.
Ατομική Αλυσίδα Απείρου Μήκους. Ένα Άτομο ανά Μοναδιαία Κυψελίδα. Η Πρώτη Ζώνη Brillouin. Δύο Άτομα ανά Μοναδιαία Κυψελίδα.
Ατομική Αλυσίδα Πεπερασμένου Μήκους.
Κβαντισμένες Δονήσεις, Φωνόνια.
Τρισδιάστατα Στερεά. Γενίκευση στις Τρεις Διαστάσεις. Εκτίμηση των Συχνοτήτων Δόνησης από τις Ελαστικές Σταθερές. Θερμοχωρητικότητα του Πλέγματος.
Κλασική Θεώρηση και Πειραματικά Αποτελέσματα.
Το Μοντέλο Einstein.
Το Μοντέλο Debye.
Θερμική Αγωγιμότητα.
Θερμική Διαστολή.
Αλλοτροπικές Μεταβολές Φάσης και Τήξη.
Ηλεκτρονικές Ιδιότητες των Μετάλλων: Κλασσική Προσέγγιση
Οι Βασικές Υποθέσεις του Μοντέλου Drude.
Τα Aποτελέσματα του Mοντέλου Drude. H DC Ηλεκτρική Αγωγιμότητα. Φαινόμενο Hall. Οπτική Ανακλαστικότητα των Μετάλλων. Ο Νόμος Wiedemann-Franz.
Οι Αδυναμίες του Μοντέλου Drude.
Ηλεκτρονικές Ιδιότητες Στερεών: Κβαντομηχανική Προσέγγιση
Η Ιδέα των Ενεργειακών Ταινιών.
Το Μοντέλο του Ελεύθερου Ηλεκτρονίου. Οι Κβαντομηχανικές Ιδιοκαταστάσεις. Ηλεκτρονική Θερμοχωρητικότητα. Ο Νόμος Wiedemann-Franz. Θωράκιση.
Η Γενική Μορφή των Ηλεκτρονικών Καταστάσεων.
Το Μοντέλο του Σχεδόν Ελεύθερου Ηλεκτρονίου.
Το Μοντέλο της Ισχυρής Σύζευξης.
Οι Ενεργειακές Ταινίες σε Πραγματικά Στερεά.
Φαινόμενα Μεταφοράς.
Ημιαγωγοί
Ενδογενείς Ημιαγωγοί. Θερμοκρασιακή Εξάρτηση της Πυκνότητας Φορέων.
Ημιαγωγοί με Προσμείξεις. Προσμείξεις Τύπου n και p. Πυκνότητα Φορέων.
Η Αγωγιμότητα των Ημιαγωγών.
Διατάξεις Ημιαγωγών. Η Επαφή pn. Τρανζίστορ.
Διατάξεις Οπτοηλεκτρονικής.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι
Διδασκαλία με χρήση εποπτικών μέσων. Παρουσιάσεις με ψηφιακές διαφάνειες και επίλυση προβλημάτων στον πίνακα.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης
Γραπτές εξετάσεις με ερωτήσεις επί της θεωρίας και επίλυση προβλημάτων. Βαθμολογία στην κλίμακα 1-10.

Γλώσσα διδασκαλίας
Ελληνικά

The post Φυσική Στερεάς Καταστάσεως appeared first on Τμήμα Φυσικής - Πανεπιστήμιο Πατρών.

1. Εισαγωγή. (Επισκόπηση απαραίτητων μαθηματικών τεχνικών, κλασικής φυσικής και υπαρχόντων γνώσεων κβαντικής μηχανικής.)

2. Οι βασικές αρχές της κβαντικής μηχανικής.  (Μαθηματικός φορμαλισμός της κβαντομηχανικής, βασικές αρχές της κβαντικής θεωρίας, πιθανοτική περιγραφή, μετρήσεις, σύνθετα συστήματα.)

3. Θεμελιώδη συστήματα.  (η θεωρία της στροφορμής και του σπιν,  θεωρία των μη σχετικιστικών σωμάτιων με σπιν,   αλληλεπίδραση σωματιδίων με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, μποζόνια και φερμιόνια, θεώρημα σπιν-στατιστικής.)

4. Εφαρμογές.  (χρονοανεξάρτητη θεωρία διαταραχών. άτομα εντός ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, λεπτή και υπέρλεπτη υφή ατόμων, κβαντική περιγραφή σύνθετων ατόμων.)

Β. Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. Χ. Αναστόπουλος, Κβαντική Μηχανική (αντίγραφο εντός του e-class)

2. Σ. Τραχανάς, Κβαντομηχανική ΙΙ (Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 2007)

3. Ερωτηματολόγια και ασκήσεις εντός του e-class.

4. L. E. Ballentine, Quantum Mechanics: a Modern Development (World Scientific, 1998)

5. C. J. Isham, Lectures on Quantum Theory (Allied Publishers, 2001)

Γ. Προαπαιτήσεις:  Γραμμική άλγεβρα, διαφορικές εξισώσεις, Κβαντική Φυσική 1.

Δ. Μέθοδοι αξιολόγησης: Το 100% του βαθμού προκύπτει από εξέταση στο τέλος του εξαμήνου.

Ε. Επικοινωνία:

Ώρες γραφείου: Τετάρτη 12-1, Παρασκευή 12-2.        Τηλ: 2610 997478

Email: anastop@upatras.gr

Θα έχουμε πρώτη συνάντηση για το μάθημα του 2024, την Τετάρτη 21/2 στις 11.15 από ζουμ.

https://upatras-gr.zoom.us/j/92075396533?pwd=a3V4aWthQ01pVE1NMmg4Mzczcm5Udz09

Παρακαλούνται όσοι θα πάρουν το μάθημα να γραφούν στη σελίδα του στο e-class.

The post Κβαντική Φυσική ΙΙ appeared first on Τμήμα Φυσικής - Πανεπιστήμιο Πατρών.

Η εξίσωση του Schrodinger και το άτομο του Υδρογόνου.

Μεταβάσεις μεταξύ των ενεργειακών σταθμών & εκπομπή ακτινοβολίας. Κβαντική θεώρηση των ακτινοβολούντων διπόλων – Ηλεκτροδιπολικές μεταβάσεις & μεταβάσεις ανωτέρας τάξεως. Μέσος χρόνος ζωής του ατόμου στη διεγερμένη στάθμη. Εύρος και σχήμα των φασματικών γραμμών. Φυσικό πλάτος γραμμής και αιτίες διεύρυνσης.

Το μοντέλο των φλοιών και τα άτομα των αλκαλίων. Προσέγγιση κεντρικού πεδίου. Περιοδικός πίνακας. Ενεργά δυναμικά.

Λεπτή υφή. Αλληλεπίδραση σπιν-τροχιάς. Συνολική στροφορμή.

Σύζευξη LS και jj. Υπερλεπτή υφή.

Επίδραση εξωτερικών πεδίων στο άτομο. Φαινόμενα Zeeman, Paschen-Back & Stark. Ασκήσεις.

Μοριακή Φυσική:

1) Θεωρία χημικού δεσμού

Προσέγγιση Born-Oppenheimer. Θεώρημα Hellman – Feynman. Θεώρημα Virial. Εισαγωγή στην Κβαντομηχανική θεωρία του χημικού δεσμού. Ιόν του μορίου υδρογόνου. Μόριο H2. Μέθοδος δεσμού σθένους (Heitler – London) και μέθοδος μοριακών τροχιακών (ΜΟ). Ομοπυρηνικά διατομικά μόρια. Ομοιοπολικός δεσμός. Ηλεκτρόνιο μέσα σε αξονικά συμμετρικό πεδίο. Περιγραφή διατομικών μορίων με τις μεθόδους των μοριακών τροχιακών και του δεσμού σθένους. Συμβολισμός καταστάσεων διατομικών μορίων. Ολική στροφορμή ηλεκτρονίων. Ετεροπυρηνικά διατομικά μόρια. Ετεροπολικός δεσμός. Πολυατομικά μόρια – ορίζουσα Stater. Υβριδισμός των ατομικών τροχιακών. Συζυγή μόρια. Δεσμός υδρογόνου. Αλληλεπίδραση van der Waals. Δυνάμεις διασποράς London.

2) Μοριακά φάσματα

Περιστροφή και ταλάντωση των διατομικών μορίων. Φάσματα περιστροφής. Φάσματα ταλαντώσεως. Φάσματα περιστροφής – ταλαντώσεως. Τρόποι ταλαντώσεως πολυατομικών μορίων. Φάσματα Raman. Μοριακές ηλεκτρονικές στάθμες. Φάσμα ηλεκτρονικών μεταπτώσεων. Αρχή Franck – Condon. Αποδιέγερση των μορίων – εκπομπή ακτινοβολίας. Ενέργεια ιονισμού και ηλεκτρονική συγγένεια των μορίων.

The post Ατομική και Μοριακή Φυσική appeared first on Τμήμα Φυσικής - Πανεπιστήμιο Πατρών.