2023. január 10.
Nyomtatóbarát változatÁllapot:
Finalized/Végleges
A tárgy címe:
Fizika 3
A tárgy rövid címe:
Fizika 3
A tárgy angol címe:
MSc Physics
A tantárgy felelős oktatója:
Varga Imre
A tantárgy felelős oktatójának beosztása:
Egyetemi docens
A tantárgy felelős tanszéke:
Elméleti Fizika Tanszék
A tantárgy részletes tematikája magyarul:
- A kvantummechanika gyökerei: fényhullámok, elektronhullámok, Schrödinger-egyenlet. A
Schrödinger-egyenlet megoldása egyszerű esetekre. Az elektron spinje.
- Szilárd testek fajhője, Einstein-modell. Vezetési jelenségek klasszikus Drude modellje:
elektromos vezetőképesség, Hall-ellenállás.
- Sokrészecske rendszerek, bozonok és fermionok, Pauli-féle kizárási elv, betöltési
reprezentáció. Kvantumstatisztikák.
- Elektrongáz zérus hőmérsékleten, Fermi-energia, alacsony hőmérsékletű elektrongáz,
Sommerfeld-sorfejtés. A szabad elektrongáz paramágnessége. A paramágneses
szuszceptibilitás, a ferromágnesség átlagtér elmélete.
- Szilárdtestek osztályozása kötéstípusok szerint. Molekuláris kristályok, van der Waals-kötés,
hidrogénhíd kötés. Ionos kristályok, Madelung-energia. Fémes és kovalens kristályok. Kovalens
kötés, kötő és lazító állapotok.
- Kristályszerkezet, rácstípusok. Reciprokrács, Brillouin-zóna. A szerkezet meghatározása:
röntgen-, elektron- és neutron diffrakció, Laue és Bragg-feltétel.
- Elektronok kristályrácson: Bloch-tétel, közel szabad elektron modell, szoros kötésű közelítés.
Sávszerkezet: fémek és szigetelők. Állapotsűrűség, Fermi felület.
- Félvezetők: vegyértéksáv, vezetési sáv, tiltott sáv, elektron-lyuk párok, gerjesztések,
rekombinációk. Félvezetők alkalmazásai: dióda, tranzisztor.
- Szupravezetés. Meissner-effektus, első- és másodfajú, magas hőmérsékletű szupravezetők,
vortexek, Cooper-párok, Josephson-jelenség, SQUID. Bose-Einstein kondenzátum,
szupravezető kábel, MAGLEV vonatok.
- Kvantumszámítás, kvantumszámítógépek, kvantumos logikai áramkörök. Fizikai
megvalósítások. Kvantumbiten
A tantárgy részletes tematikája angolul:
- The roots of quantum mechanics: light waves, electron waves.
The Schrödinger equation and its solution for simple cases, the spin of the electron
- Heat capacity of solid bodies, Einstein model. Classic Drude model of conduction phenomena, electric conductivity, Hall resistence
- Many body systems, bosons and ferminons, Pauli exclusion principle, quantum statistics
- Electron gas at zero temperature, Fermi energy, low temperature fermi gas, Sommerfeld expansion, paramagnetism of the free electron gas, paramagnetic susceptibility, mean field theory of ferromagnetism
- Classification of solids according to bond types. Molecular crystals, van der Waals bond, hydrogen bond, ionic crystals, Madelung energy, metallic and covalent bonding
- Crystal structures, lattice types, reciprocal lattice, Brillouin zone. Determination of crystal structures: X-ray, electron, neutron diffraction, Laue's and Bragg's condition
- Electrons on the crystal lattice: Bloch theorem, nearly free electron model, tight binding, band structure: metals and insulators, density of states, Fermi surface
- Semiconductors, valance band, conduction band, gap, electron-hole pairs, excitations, recombination. Applications of semiconductors, diodes, transistors
- Superconductivity, Meissner effect, type-I, type-II and high temperature superconductivity, vortices, Cooper pairs, Josephson effect, SQUID, Bose-Einstein condensate, superconducting wire, MAGLEV trains
- Quantum computing, quantum computers, quantum logic gates, physical realizations, quantum bit
A tárgy célkitűzései magyarul:
A tantárgy a modern fizika azon fejezeteibe nyújt bevezetést, amelyek fontosak a haladó mérnöki
tanulmányok szempontjából. Fontos cél, hogy a hallgatók alkalmazni tudják a modern fizika
módszereit, eszközeit a felmerülő szakmai problémák megoldása során.
A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatótól elvárható, hogy
– értse, és konkrét feladatokban, példákon alkalmazni tudja a tanult fogalmakat, ismereteket,
– a gyakorlatban felmerülő helyzetekben ismerje fel a tanult módszerek alkalmazási lehetőségeit,
– legyen képes a szakirodalomra támaszkodva önállóan bővíteni a kapcsolatos ismereteit.
A tárgy célkitűzései angolul:
The course gives an introduction to the branches of modern physics which are essential to advanced engineering studies. It is an important aim that the students will be able to apply the methods of modern physics for the solution of engineering problems. The students successfully completing the course are capable of:
- understanding and applying the learned concepts and knowledge
- realizing the applicability of the learned methods in real situations
- extending his or her knowledge using scientific literature
Elsajátítható kompetenciák magyarul:
a
Elsajátítható kompetenciák angolul:
a
Jegyzet, tankönyv, honlap:
A tanszék honlapjáról elérhető elektronikus jegyzetek
Kredit:
5
Óraszám - előadás:
3
Óraszám - gyakorlat:
1
Óraszám - labor:
0
Kontakt óra:
56
Képzés típusa:
nappali
Félévközi felkészülés órákra:
17
Felkészülés zárthelyire:
29
Zárthelyik megírása:
4
Házi feladat elkészítése:
0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása (beszámoló):
0
Vizsgafelkészülés:
44
Egyéb elfoglaltság:
0
Ellenőrző adat:
150
Elsődleges képzés:
Villamosmérnöki MSc
Erős előkövetelmény:
nincs
A tantárgy adatlapja PDF-ben:
Félév végi követelmény:
v