Współczesne metody doświadczalne fizyki materii skondensowanej i optyki

fizyka

Dla studentów kierunku Fizyka - zaliczenie I roku studiów II stopnia, ścieżka doświadczalna. Wymagana wiedza ze studiów I stopnia kierunku Fizyka z mechaniki kwantowej, optyki i ciała stałego.

w sali

Wykład obejmuje podstawowe zagadnienia fizyki materii skondensowanej i optyki. Podczas wykładu omówione zostaną najczęściej stosowane metody badawcze w fizyce materii skondensowanej i optyce

Celem wykładu jest zapoznanie słuchaczy z badaniami współczesnej fizyki materii skondensowanej i optyki, ze szczególnym omówieniem stosowanych metod eksperymentalnych oraz urządzeń badawczych. Szczególny nacisk jest położony na metody badawcze stosowane w pracach naukowych prowadzonych w Instytucie Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

Plan:

1) Budowa materii skondensowanej: stany skupienia i przejścia fazowe. Ciekłe kryształy

2) Elementy krystalografii

3) Dyfrakcja promieni X

4) Źródła promieni X oraz ich detekcja

5) Reflektometria rentgenowska. Dyfrakcyjne metody pomiarowe

6) Metod badania powierzchni.

7)Mikroskopia elektronowa. Metody wzrostu kryształów.

8) Elementy optyczne. Soczewki, modulatory, polaryzatory

9) Detektory promieniowania elektromagnetycznego

10) Stany elektronowe w ciele stałym; struktura pasmowa

11) Kompleksy ekscytonowe w półprzewodniach

12) Metody optyczne badania struktury elektronowej i właściwości optycznych

13) Zjawisko rozpraszania ramanowskiego

14) Silne pola magnetyczne

15) Badania transportu elektronowego; kwantowy efekt Hall

Nakład pracy studenta:

Wykład

30h - udział w wykładzie - 1 ECTS

15h - przygotowanie do wykładów - 0,5 ECTS

30h - przygotowanie do egzaminu - 1 ECTS

Ćwiczenia

30h - udział w ćwiczeniach - 1 ECTS

15 h przygotowanie do ćwiczeń - 0,5 ECTS

60 h - przygotowanie do kolokwiów - 2 ECTS

Razem: 6 ECTS

Podstawowa :

B.D. Cullity, S.R. Stock – Elements of X-Ray Diffraction, 3rd Edition (2001)

C. Kittel – Wstęp do fizyki ciała stałego (1999)

M. Fox – Optical Properties of Solids (2010)

A. Hennel, W. Szuszkiewicz - Zadania z fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego

Uzupełniająca:

E. Hecht – Optics (2016)

S. Kasap, P. Capper – Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials (Springer Handbooks) 2007th Edition

J. Ginter – Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego

Wiedza:

1. Zna podstawowe stany skupienia materii, przejścia fazowe oraz właściwości ciekłych kryształów.

2. Rozumie zasady krystalografii, dyfrakcji promieni X oraz działanie źródeł i detektorów promieniowania X.

3. Zna metody badania powierzchni, mikroskopii elektronowej i techniki wzrostu kryształów.

4. Posiada wiedzę o elementach optycznych, strukturze elektronowej ciał stałych i kompleksach ekscytonowych.

5. Zna optyczne metody badania właściwości materiałów, zjawisko rozpraszania ramanowskiego oraz wpływ silnych pól magnetycznych.

6. Rozumie podstawy transportu elektronowego oraz kwantowy efekt Halla.

Umiejętności:

1. Dobiera i stosuje odpowiednie metody eksperymentalne do badania materii skondensowanej.

2. Student potrafi analizować i interpretować wyniki pomiarów dyfrakcyjnych, reflektometrycznych oraz optycznych, z uwzględnieniem odpowiedniego doboru metod do badania struktury i właściwości materiałów; interpretuje dane eksperymentalne w kontekście modeli fizycznych, wyciąga wnioski dotyczące parametrów strukturalnych i optycznych badanych układów oraz ocenia jakość i wiarygodność otrzymanych wyników.

3. Krytycznie ocenia metody badawcze oraz wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania problemów eksperymentalnych.

Postawy:

1. Docenia znaczenie eksperymentu i współpracy zespołowej w rozwoju nauki.

2. Przestrzega zasad etyki i bezpieczeństwa podczas prowadzenia badań.

3. Wykazuje gotowość do ciągłego doskonalenia i wdrażania nowych technologii.

Wykład - obecność nie jest obowiązkowa, ale gorąco polecana.

Ćwiczenia – obecność obowiązkowa

(maksimum 2 nieobecności nieusprawiedliwione)

Niestandardowe przypadki będą rozpatrywane indywidualnie.

Warunki zaliczenia

• aktywność na ćwiczeniach 10 pkt.

• 2 kolokwia (test 8 pkt.+ zadania 12 pkt. ) 2*(8+12) = 40 pkt.

• Razem 50 pkt. (kolokwia + aktywność)

• Zaliczenie ćwiczeń 25 pkt.

• Brak zaliczenia ćwiczeń – drugi termin na egzaminie pisemnym

• Osoby, które nie zaliczyły ćwiczeń w normalnym trybie - mogą uzyskać zliczenie przystępując do egzaminu pisemnego

w I terminie.

Dodatkowy warunek zaliczenia ćwiczeń: uzyskanie 15 pkt./30 pkt. z egzaminu.

• Do egzaminu w sesji poprawkowej są dopuszczone osoby,

które zaliczyły ćwiczenia.

Egzamin pisemny (test 15 pkt. + zadania 15 pkt.) = 30 pkt.

Razem do zdobycia 80 pkt. (aktywność, kolokwia, egzamin).

Ocena na podstawie całkowitej liczby punktów:

Uzyskany procent punktów: < 51 - Ocena: 2/nzal

Uzyskany procent punktów: 51-60 - Ocena: 3/zal

Uzyskany procent punktów: 61-70 - Ocena: 3,5/zal

Uzyskany procent punktów: 71-80 - Ocena: 4/zal

Uzyskany procent punktów: 81-90 - Ocena: 4,5/zal

Uzyskany procent punktów: 91-100 - Ocena: 5/zal

W przypadkach szczególnych możliwa zmiana progów punktowych.

Na kolokwiach i egzaminach można korzystać z własnoręcznie napisanych notatek

• Na kolokwium:

maksimum 1 podpisana kartka (2 strony) A4.

• Na egzaminie:

maksimum 2 podpisane kartki (4 strony) A4.

Brak