0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

NTNU:TIA:REST

Institutt for fysikk

Department of Physics

Spesifiserte trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Engelsk

Norsk

Mer om vurdering

Mappevurdering gir grunnlag for sluttkarakter i emnet. I mappen inngår skriftlig avsluttende eksamen og rapport. Resultatet for delene angis i %-poeng, mens sensur for hele mappen (sluttkarakteren) angis med bokstavkarakter. Ved gjentak må alle vurderinger i emnet gjentas. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Anbefalte forkunnskaper

Basiskunnskaper i fysikk, matematikk og kjemi.

Faglig innhold

Atomær struktur, krefter, bindinger, krystallografi, symmetrier, orden og uorden. Fourierteori. Direkte og resiprokt rom, Brillouin-soner, strukturbestemmelse ved diffraksjon. Gittervibrasjoner, kontinuumstilnærmelsen, fononer, varmekapasitet. Fri elektrongass, Fermi-Dirac fordeling, elektroner i periodiske materialer, nesten-fri-elektron-modell, energibånd. Intrinsikke og ekstrinsikke halvledere. Ladningsbærere. Fermiflater. Kort om nanoskala. Kort om magnetisme. Pensum vil bli belyst med eksempel fra materialforskning og nanoteknologi. 

Kursmateriell

Charles Kittel: Introduction to solid state physics, 8th ed., Wiley. Alternativ bok/støttelitteratur: Philip Hofmann: Solid State Physics, 2. ed., Wiley. 

Læringsutbytte

Emnet søker ved en teoretisk og eksperimentell tilnærming å gi en grunnleggende innsikt i faste stoffers fysikk. Kunnskaper. Kandidaten skal ha kunnskap om: - Karakteristiske fysiske egenskaper til ulike kategorier av faste stoffer, med hovedvekt på krystallinske materialer. - Et bredt spekter av teoretiske tilnærminger for å modellere de mekaniske, termiske og elektroniske egenskapene til faste stoffer. Ferdigheter. Kandidaten skal kunne: - gjøre kvantitative beregninger basert på etablerte teoretiske modeller for å beskrive materialers egenskaper - bruke Fourier-metoder, inkludert resiprokt rom, som et analytisk verktøy og kilde til innsikt. - gjennomføre og analysere enkle diffraksjonseksperimenter for å få informasjon om atomære strukturer. - analysere problemstillinger innen faststoff-fysikk med matematiske og numeriske metoder, inkludert IKT-verktøy. Generell kompetanse. Kandidaten skal være i stand til: - Å redegjøre for betydningen av faste stoffers fysikk for teknologi og samfunn - Å redegjøre for koblingen mellom faste stoffers fysikk og andre grener av fysikken. 

Læringsformer og aktiviteter

Forelesinger, regneøvinger og obligatoriske laboratorieøvinger. Emnet kan bli undervist på engelsk dersom internasjonale masterstudenter følger kurset. Forventet arbeidsinnsats i emnet er 225 timer.

Laboratorieøvinger

Faste stoffers fysikk

Fysikk

Teknologiske fag

Kjemi - masterstudium

Fysikk - bachelorstudium

Nanoteknologi - masterstudium (5-årig)

Materialteknologi - masterstudium (5-årig)

Industriell kjemi og bioteknologi - masterstudium (5-årig)

Elektronikk - masterstudium (5-årig)

Lektorutdanning i realfag for trinn 8 – 13

Physics (Master's Programme)

Fysikk og matematikk - masterstudium (5-årig)

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(18084)/FieldValuesAsText

Forelesinger, regneøvinger og obligatoriske laboratorieøvinger.

Mappevurdering med eksamen og arbeider

Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen. Hvis undervisningen er gitt på engelsk, kan eksamen bli gitt kun på engelsk. 

Link til informasjon om emnet

Charles Kittel: Introduction to solid state physics, 8th ed., Wiley.
Alternativ bok/støttelitteratur: Philip Hofmann: Solid State Physics, 2. ed., Wiley.

Emnet søker ved en teoretisk og eksperimentell tilnærming å gi en grunnleggende innsikt i faste stoffers fysikk. 

Kunnskaper. Kandidaten skal ha kunnskap om:
- Karakteristiske fysiske egenskaper til ulike kategorier av faste stoffer, med hovedvekt på krystallinske materialer.
- Et bredt spekter av teoretiske tilnærminger for å modellere de mekaniske, termiske og elektroniske egenskapene til faste stoffer.

Ferdigheter. Kandidaten skal kunne: 
- gjøre kvantitative beregninger basert på etablerte teoretiske modeller for å beskrive materialers egenskaper

- bruke Fourier-metoder, inkludert resiprokt rom, som et analytisk verktøy og kilde til innsikt.

- gjennomføre og analysere enkle diffraksjonseksperimenter for å få informasjon om atomære strukturer.

- analysere problemstillinger innen faststoff-fysikk med matematiske og numeriske metoder, inkludert IKT-verktøy.

Generell kompetanse. Kandidaten skal være i stand til:
- Å redegjøre for betydningen av faste stoffers fysikk for teknologi og samfunn

- Å redegjøre for koblingen mellom faste stoffers fysikk og andre grener av fysikken.


Fysikk - masterstudium

Lektorutdanning i realfag - masterstudium (5-årig)

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(12524)/FieldValuesAsText

Emnet er veletablert etter å ha blitt undervist gjennom flere tiår. Det gjøres jevnlig en innsats med å oppdatere forelesniger, regneøvinger og laboratorieøvinger for at disse skal ha en mest mulig tidsaktuell og appellerende form. Kvaliteten i emnet anses å være høy, også basert på svært positive tilbakemeldinger fra studentene.

Læringsutbyttet er kommunisert både skriftlig og muntlig, og gjentas for de forskjellige "modulene" i emnet. Studentene er meget godt fornøyd med hvordan emnet er samkjørt med "Termisk fysikk" og "Statistisk fysikk".

Emnet undervises med forelesninger, regneøvinger og lab-øvinger. Hver av disse aktivitetene har sin egen tiltenkte rolle for å nå læringsutbyttet. Studentene gir konsistente tilbakemeldinger på at de er veldig fornøyd med forelesningene og med laboratorieøvingene. Regneøvingene gjennomføres for de fleste i stor grad som selvstudium. Fra og med våren 2021 vil det bli innført obligatorisk rapport etter labøvingene.

Vurderingsformen (skriftlig eksamen) tester studentene i de viktigste delene av pensum.

Atomær struktur, krystallografi, symmetrier, orden og uorden. Direkte og resiprokt rom, Brillouin-soner, strukturbestemmelse ved diffraksjon. Gittervibrasjoner, kontinuumstilnærmelsen, fononer, varmekapasitet. Fri elektrongass, Fermi-Dirac fordeling, elektroner i periodiske materialer, nesten-fri-elektron-modeller, energibånd. Intrinsikke og ekstrinsikke halvledere. Kort om magnetisme.

Studentene skal få grunnleggende innsikt i faste stoffers fysikk. Dette innebærer at studentene skal: 
- kunne gjøre rede for krefter og bindinger mellom atomer 
- ha grunnleggende kjennskap til krystallsystemer og romlige symmetrier 
- kunne redegjøre for hvordan vi studerer krystallinske materialer med diffraksjon, inkludert konsepter som formfaktor, strukturfaktor og spredningsamplitude
- kjenne prinsippene for strukturbestemmelse ved diffraksjon
- forstå det resiproke rommet som konsept og kunne bruke det som et verktøy
- vite betydningen av Brillouinsoner 
- vite hva fononer er, og være i stand til å gjøre estimat av deres dispersive og termiske egenskaper
- kunne regne på termiske og elektriske egenskaper i fri-elektronmodellen 
- kunne Blochs teorem og vite hva energibånd er
- kjenne de grunnleggende prinsippene for halvledere, inkludert pn-overganger, og kunne estimere ladningsbærermobilitet og tetthet
- kunne redegjøre for hva en Fermiflate er, samt hvordan den kan måles 
- kjenne til grunnleggende modeller for magnetisme 
- kort kunne redegjøre for betydningen av faststoff-fysikk i det moderne samfunnet.


Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(5811)/FieldValuesAsText

Faste stoffers fysikk - TFY4220