PřF:F8800 Fyzika kondenzovaných látek I - Informace o předmětu

F8800 Fyzika kondenzovaných látek I

Rozsah

3/2/0. 5 kr. (plus ukončení). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.

Vyučující

prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (přednášející)
Mgr. Diana Csontosová (cvičící)

Garance

prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 9:00–11:50 Kontaktujte učitele

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

F8800/01: Pá 10:00–11:50 Fs1 6/1017

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Fyzika kondenzovaných látek (program PřF, N-FY)

Cíle předmětu

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 představeny nejběžnější excitace(kvazielektrony, kvazidíry, fonony, plasmony atd.). Na konci kurzu by studenti měli rozumět pojmům elementární excitace, kolektivní excitace apod., používat tyto pojmy při diskusi výsledků získaných na základě jednoduchých modelů nebo experimentálních dat, řešit jednoduché problémy z této oblasti, například vypočítat pásovou strukturu jednoduchého polovodiče nebo přechodového kovu pomocí semiempirické verze metody těsné vazby nebo vypočítat fononovou dispersní relaci jednoduchého systému s využitím běžného semiempirického modelu.

Výstupy z učení

Na konci kurzu by studenti měli rozumět pojmům elementární excitace, kolektivní excitace apod., používat tyto pojmy při diskusi výsledků získaných na základě jednoduchých modelů nebo experimentálních dat, řešit jednoduché problémy z této oblasti, například vypočítat pásovou strukturu jednoduchého polovodiče nebo přechodového kovu pomocí semiempirické verze metody těsné vazby nebo vypočítat fononovou dispersní relaci jednoduchého systému s využitím běžného semiempirického modelu.

Osnova

• I. Úvod. 1. Excitované stavy a elementární excitace jednoduchých modelů (Sommerfeldův model, elementární model polovodiče, ,,řetízek"). 2. Nízkoenergiové excitované stavy pevných látek, vztah mezi skutečností a modely. 3. Pojem elementární excitace, kvazičástice a kolektivní excitace. 4. Hamiltonián pevné látky a adiabatická aproximace. 5.,,Druhé kvantování". II. Elektronový podsystém. 1. Formulace problému, pojem jednočásticová aproximace, popis základního stavu a elementárních excitací na úrovni Hatreeovy-Fockovy aproximace a na úrovni metody DFT. 2. Vztah mezi symetrií hamiltoniánu a vlastnostmi množiny vlastních vektorů, Blochův teorém jako speciální případ, pojmy pásová struktura a hustota stavů. 3. Příklady pásových struktur (jednoduché kovy, přechodové kovy, polovodiče, oxidy). 4. Metody měřění pásových struktur a metody výpočtu pásových struktur. 5. Dynamika kvazielektronů ve vnějších polích: efektivní hamiltonián v k-reprezentaci a v R-reprezentaci, semiklasická aproximace, příklady (homogenní elektrické pole, příměsové stavy v polovodičích, nanostruktury, homogenní magnetické pole). III. Mřížový podsystém. 1. Hamiltonián mřížky a harmonická aproximace. 2. Klasický přístup: pohybové rovnice, ,,Blochův teorém'' pro mřížové stavy, dispersní relace, polarizační vektory, příklady. 3. Kvantové efekty. 4. Metody měření dispersních relací a metody výpočtu dispersních relací. IV. Elektron-fononová interakce. 1. Interakční část hamiltoniánu. 2. Vliv elektron-fononové interakce na dispersní relace kvazielektronů, dobu života kvazielektronů, dispersní relaci fononů a dobu života fononů. 3. Mřížový příspěvek k elektrickému odporu kovů. 4. Efektivní přitažlivá interakce mezi kvazielektrony vyplývající z elektron-fononové interakce. V. Uvedení do problematiky supravodivosti.

Literatura

• ANDERSON, P. W. Concepts in solids : lectures on the theory of solids. Singapore: World Scientific, 1997, xiii, 188. ISBN 9810232314. info
• ASHCROFT, Neil W. a N. David MERMIN. Solid state physics. South Melbourne: Brooks/Cole, 1976, xxi, 826 s. ISBN 0-03-083993-9. info
• MATTUCK, Richard D. A guide to Feynman diagrams in the many-body problem. 2nd ed. New York: Dover Publications, 1992, xv, 429 s. ISBN 0-486-67047-3. info
• CELÝ, Jan. Kvazičástice v pevných látkách. Vyd. 1. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1977, 283 s. info

Výukové metody

Přednášky a cvičení.

Metody hodnocení

Ústní zkouška. Podmínkou přístupu ke zkoušce je vyřešení stanoveného počtu (obvykle tři až pět, přihlíží se k obtížnosti) středně náročných problémů. Při zkoušce má student zodpovědět tři až pět otázek. Výsledné hodnocení odráží stupeň porozumění.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2024/F8800