Fasta tillståndets fysik och statistisk fysik 12 hp

Om kursen

Kursen består av två delar, Statistisk fysik och Fasta tillståndets fysik.

Statistisk fysik. Denna del inleds med en genomgång av grundläggande begrepp inom den statistiska fysiken, inklusive sannolikhetsteorin. Kanonisk ensemble och begrepp som partitionsfunktioner och tillståndstäthet introduceras. Därefter ges en genomgång av teorin för stor kanonisk ensemble och dess tillämpningar. Särskild tonvikt läggs vid system av partiklar i specifika enpartikeltillstånd och vid Bose Einstein-, Planck- och Fermi Diracdistributionsfunktionerna. Egenskaper hos degenererade Bose- och Fermigaser härleds. Begrepp och fenomen som fotongas, svartkroppsstrålning, Fermienergi och Bose-Einsteinkondensation behandlas. Delen med Statistisk fysik avslutas med en genomgång av den klassiska gränsen, Maxwells fartdistribution och ekvipartitionsteoremet.

Fasta tillståndets fysik. Denna del inleds med en genomgång av kristallers uppbyggnad samt bestämning av kristallstruktur med röntgendiffraktion. Därefter behandlas i huvudsak elektriska och termiska egenskaper hos kristallina grundämnen samt dessa egenskapers beroende av olika variabler som t.ex. temperatur. Frielektronmodellen introduceras för att beskriva enklare metallers elektriska och termiska egenskaper medan bandstrukturmodeller måste introduceras för mer komplicerade metaller och för halvledare. Även dopade halvledare och några halvledartillämpningar behandlas. Gitterdynamik beskrivs genom införandet av fononbegreppet. Debyemodellen används för att beskriva värmekapacitet, volymutvidgning och värmeledningsförmåga hos isolatorer.

I kursen ingår obligatoriska laborationer och kursen omfattar följande moduler:

Modul 1: Statistisk fysik (teori) 4,5 hp
Modul 2: Fasta tillståndets fysik (teori) 6 hp
Modul 3: Fasta tillståndets fysik (laboration) 1,5 hp