F8210 Struktura a vlastnosti látek

Přírodovědecká fakulta
podzim 2020
Rozsah
2/1/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr. (přednášející)
doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr. (cvičící)
Garance
doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 10:00–11:50 Fcom,01034
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
F8210/01: St 8:00–8:50 prace doma
Předpoklady
Základy kvantové mechaniky, termodynamiky a statistické fyziky.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět navazuje na teoretické kurzy kvantové mechaniky a termodynamiky a statistické fyziky a využívá jejich aparátu k popisu systémů mnoha částic, zejména pevných látek. Teoretický popis rozšiřuje i o výklad aplikací fyziky pevných látek v současné technologii.
Výstupy z učení
Absolvováním předmětu student získá všeobecný přehled o struktuře pevných látek, jejich mechanických, tepelných, elektrických, magnetických a optických vlastnostech a základech jejich teoretického popisu. Současně se orientuje v základech vybraných technických aplikací, zejména polovodičové technologii.
Osnova
  • 1. Úvod, látky pevné kapalné a plynné, fázové změny, anomálie vody a její praktické důsledky, povrchové napětí, povrchová energie pevných látek, klasická teorie homogenní nukleace, modifikovaný středoškolský výklad vzniku povrchového napětí. 2. Struktura pevných látek. Symetrie, krystalografie, strukturní analýza. Polykrystaly, monokrystaly, příklady krystalových struktur, kvazikrystaly a amorfní látky, fullereny. Poruchy krystalové mříže, mechanické vlastnosti pevných látek. Grafen a nanotrubičky. 3. Vazba v krystalech. Typy přitažlivé a odpudivé interakce. 4.Kmity krystalové mříže, fonony. Tepelná kapacita pevných látek, teplotní roztažnost. 5. Teorie volných elektronů, elektronový příspěvek k tepelné kapacitě kovů, termoemise, kontakt dvou kovů. 6. Pásová teorie pevných látek, vodiče, polovodiče a izolanty. P-N přechod, dioda a tranzistor, výroba dokonalých monokrystalů pro polovodičový průmysl, technologie výroby polovodičových součástek. Modifikovaný středoškolský výklad vodivosti pevných látek a vlastností polovodičů. 7. Dielektrické vlastnosti látek, polarizace dielektrika, polarizace ve střídavém poli. Magnetické vlastnosti látek. Diamagnetismus, paramagnetismus, feromagnetismus.
Literatura
  • KITTEL, Charles. Úvod do fyziky pevných látek. 1. vyd. Praha: Academia, 1985, 598 s. URL info
  • DEKKER, Adrianus J. Fyzika pevných látek. Translated by Martin Černohorský. Praha: Academia, nakladatelství Československé akademie věd, 1966, 543 s. info
  • BEISER, Arthur. Úvod do moderní fyziky. Vyd. 1. Praha: Academia, 1975, 628 s. URL info
  • CELÝ, Jan. Kvazičástice v pevných látkách. Vyd. 1. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1977, 283 s. info
Výukové metody
Přednáška a cvičení. V době epidemiologického omezení jsou přednášky bez prezenční účasti studentů nahrávány a umísťovány do studijních materiálů předmětu. Cvičení bude podle epidemiologické situace, respektive podle vzájemné dohody, prezenční nebo distanční.
Metody hodnocení
Ústní zkouška.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, jaro 2000, podzim 2010 - akreditace, jaro 2001, jaro 2002, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.