1. Kursbeskrivning och kursinnehåll

Kursbeskrivning

Fysik del 2 ger en introduktion till modern fysik med inriktning mot problemställningar inom materialfysik som en ingenjör kan möta i sin yrkesverksamhet, eller som man bör kunna förklara om någon icke-ingenjör frågar.

Kursinnehåll
Kvantfysik, partikel-våg-dualism, Schrödingerekvationen och dess lösning för olika potentialer, Heisenbergs osäkerhetsrelation. Atomfysik, atomens uppbyggnad, kvantisering av rörelsemängdsmoment, elektronspinn, Pauli-principen, periodiska systemet. Molekylfysik, molekylers uppbyggnad, kemisk bindning, vibrationer och rotationer. Materialfysik, kristallgitter, röntgendiffraktion, gittervibrationer, elektrontransport i fasta material, energiband, introduktion till halvledare och några vanliga komponenter.

Mål
Kursens huvudmål är att ge en mikroskopisk/kvantmekanisk beskrivning av elektroner, atomer, molekyler och fasta material och hur detta relaterar till makroskopiska egenskaper hos fasta material.

Efter kursen skall studenten kunna:

bedöma när klassisk fysik är tillämpbar och när en kvantmekanisk beskrivning är nödvändig.
beskriva atomens och det periodiska systemets uppbyggnad och kunna förklara vad de olika kvanttalen representerar.
Med hjälp av tabeller och enkla modeller kunna beräkna atomära spektra (emission/absorption)
beskriva molekylers uppbyggnad och förklara hur de vibrerar och roterar och beräkna energier som associeras med dessa rörelser
beskriva och ge exempel på olika kemiska bindningar och hur dessa påverkar ett fast materials elektriska, optiska och mekaniska egenskaper.
beskriva de vanligaste kristallgittren, och bestämma struktur och gitterparameter med röntgendiffraktion.
beskriva gittrets dynamiska egenskaper och beräkna fononenergier, ljudhastighet och gittrets bidrag till värmekapaciteten i en fast kropp.
beskriva frielektronmodellen och utifrån denna beräkna metallers termiska och elektriska egenskaper.
beskriva inverkan av en periodisk potential på elektroners egenskaper i fasta material.
utifrån ett banddiagram kunna uppskatta ett materials elektriska och optiska egenskaper.
beskriva och beräkna enkla elektroniska komponenter och deras elektriska egenskaper.

Förkunskaper
Kunskaper i matematik motsvarande 5B1103 och i fysik motsvarande IF1601

Kursfordringar och tentamen
Godkänd skriftlig tentamen (TEN1; 4.5p) och godkända laborationer (LAB1; 1.5p)

På tentamen får kurslitteraturen (eller likvärdiga alternativ), och en egenhändigt sammanställd formelsamling (ett A4-blad fram och baksida) tas med. Exempelsamling och gamla tentor är inte tillåtna hjälpmedel på tentan.

Kursutvärdering och kursregistrering

daisy.it.kth.se