Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka ciała stałego/ Solid State Physics
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. Franciszek Krok
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inżynieria Materiałowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowy
Kod przedmiotu:
FCS
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Łączna liczba godzin pracy studenta – 60 godzin, obejmuje: obecność na wykładzie 30 godzin, zapoznanie się ze wskazaną literaturą – 10 godzin, przygotowanie się do egzaminu i udział w nim – 20 godzin.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1 punkt ECTS – wykład 30 godzin.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
-
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość analizy matematycznej i krystalografii
Limit liczby studentów:
brz limitu
Cel przedmiotu:
Student w ramach tego przedmiotu otrzymuje szeroki przegląd wiadomości na temat właściwości fizycznych wielu grup ciał stałych: metali, półprzewodników, kryształów jonowych, magnetyków, dielektryków, nadprzewodników. Przedstawiane są również teorie pozwalające powiązać poszczególne własności fizyczne z typem wiązań elementów struktu-ralnych ciała stałego, z konfiguracją elektronową atomowych składników ciała stałego, z istnieniem szeroko rozumianych defektów struktury krystalicznej ciał. Zaliczenie tego przedmiotu powoduje, że student staje się w pewnej mierze ekspertem w zakresie fizyki ciała stałego i posiada wystarczająco szerokie podstawy teoretyczne do samodzielnego studiowania, na wyższych latach studiów, wybranych właściwości fizycznych, właściwości wybranych grup materiałów lub wybranych zastosowań ciał stałych.
Treści kształcenia:
1. Klasyfikacja ciał stałych: ciała krystaliczne, ciała amorficzne. 2.Wiązania w ciałach stałych: Teoria wiązania jonowego. Kwantowa teoria wiązania kowalencyjnego. Wiązanie metaliczne. Wiązanie van der Waalsa. Wiązanie wodorowe. 3. Ciepło właściwe sieci krystalicznej, teoria Einsteina. Drgania sieci. Teoria Debye’a ciepła molowego. Anharmoniczność oddziaływań – rozszerzalność cieplna ciał stałych. 4. Elektrony swobodne w metalach. Poziom Fermiego. Elektronowa składowa ciepła molowego metalu. Przewodność elektryczna metalu. 5. Model pasmowy ciał stałych. Właściwości fizyczne półprzewodników. Półprzewodnikowe elementy złączowe. Heterostruktury i supersieci półprzewodnikowe. 6. Zjawiska transportu w ciałach stałych. 7. Nadprzewodnictwo: Efekt izotopowy. Efekt Meissnera. Równania Londonów. 8. Dielektryki: funkcja dielektryczna. Klasyczna teoria dyspersji światła. Właściwości optyczne ciał stałych. 9. Właściwości magnetyczne ciał stałych.
Metody oceny:
Egzamin pisemny i ustny (wymagane uzyskanie 50% punktów)
Egzamin:
tak
Literatura:
Zalecana literatura: 1. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN 1999. 2. H. Ibach, H. Lűth, Fizyka ciała stałego, PWN W-wa 1996. 3. materiały wykładowe. Literatura uzupełniająca: 1. R. Bacewicz, Optyka ciała stałego, OW PW, Warszawa 1995. 2. J. Garbarczyk, Wstęp do fizyki ciała stałego, Oficyna Wydawnicza PW 2017.
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka FCS_W1
Ma wiedzę na temat właściwości fizycznych wielu grup ciał stałych: metali, półprzewodników, kryształów jonowych, magnetyków, dielektryków, nadprzewodników. Zna teorie pozwalające powiązać poszczególne własności fizyczne z typem wiązań elementów strukturalnych ciała stałego, z konfiguracją elektronową atomowych składników ciała stałego, z istnieniem szeroko rozumianych defektów struktury krystalicznej ciał.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IM1_W19
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka FCS_W2
Potrafi zastosować wiedzę z zakresu matematyki ( w tym. rachunek operatorowy) w opisie zjawisk zachodzących w ciałach stałych.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IM1_W01, IM1_W19
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka FCS_U1
Umie zastosować wiadomości z zakresu fizyki ciała stałego do wybranych grup materiałów. Zna podstawowe zależności pomiędzy budową materiałów i ich właściwościami. Zna wybrane eksperymentalne metody fizyki ciała stałego. Potrafi odpowiednio dobrać metodę badawczą dla określenia wybranych właściwości materiałów. Zna możliwości i ograniczenia tych metod.
Weryfikacja: Egzamin, ocena zaangażowania studentów w trakcie dyskusji
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IM1_U14, IM1_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.4.o, III.P6S_UW.1.o
Charakterystyka FCS_U2
Na podstawie wiedzy uzyskanej w trakcie wykładu oraz analizy zalecanej literatury fachowej lub innych źródeł rozwija - poprzez pracę własną - swoje umiejętności i wiedzę z zakresu fizyki ciała stałego.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IM1_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UU

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka FCS_K1
Ma potrzebę uczenia się przez całe życie. Rozumie problem dezaktualizacji nabytej wiedzy – będący wynikiem zachodzących w świecie nauki zmian, w tym pojawiania się nowych odkryć.
Weryfikacja: Ocena zaangażowania studenta w prowadzonej dyskusji na zajęciach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IM1_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KK, I.P6S_KO