Physics of condensed matter I 1100-4INZ`PCM

http://www.fuw.edu.pl/~szczytko/

1. Quantum mechanics
Revision of quantum mechanics: quantum states, quantum numbers, quantum well. Perturbation theory in quantum mechanics. Electric and magnetic field.
2. Optical transitions
Spin. Spin-orbit interaction. Magnetic ordering. Time-dependent perturbation theory. Electric dipole transition, selection rules.
3. Lasers
Einstein coefficients. Photo absorption, spontaneous emission and induced emission. Population inversion for laser action.
4. Optics
Revision of optics. Maxwell equations. Polarizability. Refractive index. Lorentz model od refractive index. Optical properties of metals, plasma frequency.
5. Molecules
Chemical bonds (sigma, pi). H2+ molecule. Born-Oppenheimer approximation. Hartree-Fock method. Linear combination of atomic orbitals. Diatomic molecules.
6. Properties of molecules
Molecular spectra. Electronic, vibrational and rotational transitions for diatomic molecule.
7. Crystals
Chemical bonds, hybridization (s,p,d). Symmetry of bonds. Condensation. Crystal structure. Primitive translation vectors. Bravais lattice.
8. Crystalography
Basic elements of crystallography. Miller indices. Scattering of X-rays. Atomic form factor. Reciprocal lattice.
9. Solid state
Drude model of metals, mobility, conductivity. One-electron model. Hartree-Fock approximation. Periodic potentials and Bloch's theorem. Empty lattice approximation. Brillouin zones.
10. Electronic band structure
Tight-binding approximation, Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO). Electronic band structure.
11. Effective mass approximation
kp perturbation theory. Effective mass. Electrons and holes.
12. Electrons and holes
Quantum statistics. Fermi-Dirac distribution. Bose-Einstein distribution. Fermi energy in solid state. Density of states in 3D, 2D and 1D.
13. Carriers
Carriers concentration: intrinsic. Doping. Acceptors and donors. Hydrogen-like atom model. p-n junction.
14. Transport
Carriers in external electric field. Carriers in external electric and magnetic field. Conductivity and resistivity tensors. Hall effect.
15. Optical properties of solids
Absorption edge. Join density of states. Excitons, trions in quantum wells. Quantum dots.

Kierunek podstawowy MISMaP

fizyka

Tryb prowadzenia

w sali

Założenia (opisowo)

This lecture is the English version of "Fizyka materii skondensowanej" 1100-3INZ13. 1. Quantum mechanics Revision of quantum mechanics: quantum states, quantum numbers, quantum well. Perturbation theory in quantum mechanics. Electric and magnetic field. 2. Optical transitions Spin. Spin-orbit interaction. Magnetic ordering. Time-dependent perturbation theory. Electric dipole transition, selection rules. 3. Lasers Einstein coefficients. Photo absorption, spontaneous emission and induced emission. Population inversion for laser action. 4. Optics Revision of optics. Maxwell equations. Polarizability. Refractive index. Lorentz model od refractive index. Optical properties of metals, plasma frequency. 5. Molecules Chemical bonds (sigma, pi). H2+ molecule. Born-Oppenheimer approximation. Hartree-Fock method. Linear combination of atomic orbitals. Diatomic molecules. 6. Properties of molecules Molecular spectra. Electronic, vibrational and rotational transitions for diatomic molecule. 7. Crystals Chemical bonds, hybridization (s,p,d). Symmetry of bonds. Condensation. Crystal structure. Primitive translation vectors. Bravais lattice. 8. Crystalography Basic elements of crystallography. Miller indices. Scattering of X-rays. Atomic form factor. Reciprocal lattice. 9. Solid state Drude model of metals, mobility, conductivity. One-electron model. Hartree-Fock approximation. Periodic potentials and Bloch's theorem. Empty lattice approximation. Brillouin zones. 10. Electronic band structure Tight-binding approximation, Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO). Electronic band structure. 11. Effective mass approximation kp perturbation theory. Effective mass. Electrons and holes. 12. Electrons and holes Quantum statistics. Fermi-Dirac distribution. Bose-Einstein distribution. Fermi energy in solid state. Density of states in 3D, 2D and 1D. 13. Carriers Carriers concentration: intrinsic. Doping. Acceptors and donors. Hydrogen-like atom model. p-n junction. 14. Transport Carriers in external electric field. Carriers in external electric and magnetic field. Conductivity and resistivity tensors. Hall effect. 15. Optical properties of solids Absorption edge. Join density of states. Excitons, trions in quantum wells. Quantum dots.

Efekty kształcenia

K_W01 ma ogólną wiedzę w zakresie fizyki i chemii
K_W05 posiada podstawową wiedzę z zakresu nanotechnologii oraz inżynierii nanostruktur
K_W07 ma podstawową wiedzę dotyczącą uwarunkowań prawnych i etycznych związanych z działalnością naukową i dydaktyczną
K_U01 potrafi analizować problemy oraz znajdować ich rozwiązania w oparciu o poznane twierdzenia i metody
K_U02 potrafi planować i wykonywać analizy ilościowe i formułować na tej podstawie wnioski jakościowe
K_U05 potrafi w sposób zrozumiały przedstawić określony problem z zakresu fizyki, chemii, nanotechnologii oraz inżynierii nanostruktur wraz ze sposobami jego rozwiązania
K_U06 potrafi skutecznie komunikować się ze specjalistami oraz niespecjalistami w zakresie fizyki, chemii, nanotechnologii i inżynierii nanostruktur
K_U07 potrafi uczyć się samodzielnie
K_U10 ma umiejętności językowe na poziomie B2 Europejskiego Systemu Opisu Kształcenia Językowego, ze szczególnym uwzględnieniem terminologii fizycznej, chemicznej oraz stosowanej w inżynierii nanostruktur
K_K01 rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie
K_K05 rozumie potrzebę podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych

Kryteria oceniania

Tests to check the effective use of the skills acquired during the lecture
Exam: final test and oral

Literatura

Proponowane podręczniki:
J. Ginter, Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1979.
Gołębiewski, elementy mechaniki i chemii kwantowej, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1982.
H. Ibach, M. Lüthi, Fizyka Ciała Stałego, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 1996.
C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999.
P. Kowalczyk, Fizyka cząsteczek, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 2000.
T. Stacewicz, A. Witowski, J. Ginter, Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2002.
A. Twardowski, Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2002.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 1100-4INZ`PCM w USOSweb