F7301 Elementary excitation in solids

Faculty of Science
Autumn 2003
Extent and Intensity
2/0/0. 2 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (lecturer)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.
Department of Condensed Matter Physics – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Na první pohled se zdá, že popis excitovaných stavů pevné látky bude složitější než popis stavu základního. Nepochybně tomu tak bude v případě stavů hodně excitovaných, tj. stavů, které se od základního stavu výrazně liší. Pro pochopení velkého množství jevů (např. elektrické, optické a tepelné vlastnosti látek) se však zpravidla stačí soustředit na stavy málo excitované, tj. málo odlišné od základního stavu. Překvapivě se ukazuje, že tyto stavy maji často mimořádně jednoduchou strukturu a že je lze popisovat poměrně rigorózně. Experimenty totiž nasvědčují tomu, že existuje jakási "stavebnice", ze které můžeme excitované stavy skládat. Například můžeme mít excitovaný stav vytvořený z m prvků typu A a n prvků typu B. Prvkům stavebnice - v uvedeném příkladě A a B - říkáme "elementární excitace". V přednášce bude pojem "elementární excitace" pečlivě zaveden, dále budou diskutovány různé typy elementárních excitací. Důraz bude kladen na kvazielektrony a kvazidíry ve fermionové kapalině a v krystalické pevné látce a na fonony. V závěrečné části přednášky bude probrána elektron-fononová interakce.
Syllabus (in Czech)
  • 1. Úvodní část (a) Excitované stavy v pevných látkách (b) Koncept elementární excitace, kvazičástice a kolektivní excitace, příklady 2. Kvazičástice ve fermionové kapalině: tři různé přístupy (a) Přiblížení Hartreeho a Focka (b) Landauova teorie (c) Popis kvazičástic pomocí Greenových funkcí 3. Jednočásticový popis elektronových stavů v krystalické pevné látce (a) Blochův teorém v širším kontextu, využití symetrie pro klasifikaci elektronových stavů (b) Pásová struktura a hustota stavů (c) Příklady pásových struktur (d) Metody měření pásové struktury 4. Metody výpočtu pásové struktury (a) Přehled metod výpočtu, rozdělení podle způsobu stanovení efektivního potenciálu a podle metody řešení Schroedingerovy rovnice (b) Empirická metoda těsné vazby, jednotný pohled na elektronovou strukturu atomů, molekul a pevných látek (c) Přidružené rovinné vlny a pseudopotenciály 5. Dynamika elektronu v krystalové mříži a ve vnějším poli (a) Metoda efektivního hamiltoniánu a semiklasická aproximace (b) Příměsové stavy v polovodičích (c) Pohyb v elektrickém poli (d) Pohyb v magnetickém poli (e) Metody studia Fermiho plochy 6. Teorie kmitů krystalové mříže (a) Pohybové rovnice pro krystalovou mříž v harmonické aproximaci (b) Disperzní relace, hustota stavů, polarizační vektory (c) Kvantové vlastnosti, fonony (d) Metody měření disperzních relací fononů (e) Metody výpočtu disperzních relací fononů 7. Elektron-fononová interakce (a) Interakční hamiltonián (b) Rozptyl elektronů na fononech (c) Vliv elektron-fononové interakce na disperzní závislosti (d) Efektivní přitažlivá elektron-elektronová interakce
Literature
  • CELÝ, Jan. Kvazičástice v pevných látkách. Vyd. 1. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1977, 283 s. info
  • P. W. Anderson, Concepts in Solids (W. A. Benjamin, New York 1963); R. D. Mattuck, A Guide to Feynman Diagrams in the Many-Body Problem (Dover, New York 1992); N. W. Ashcroft a N. D. Mermin, Solid State Physics (Holt, Rinehart and Winston, New York 1976)
Language of instruction
Czech
Further Comments
The course can also be completed outside the examination period.
The course is taught annually.
The course is taught: every week.
The course is also listed under the following terms Autumn 2007 - for the purpose of the accreditation, Autumn 1999, Autumn 2010 - only for the accreditation, Autumn 2000, Autumn 2001, Autumn 2002, Autumn 2004, Autumn 2005, Autumn 2006, Autumn 2007, Autumn 2008, Autumn 2009, Autumn 2010, Autumn 2011, Autumn 2011 - acreditation, spring 2012 - acreditation, Autumn 2012, Autumn 2013, Autumn 2014, Autumn 2015, Autumn 2016, autumn 2017, Autumn 2018.
  • Enrolment Statistics (Autumn 2003, recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/autumn2003/F7301