I Podstawy: układy wielocząstkowe jako gazy kwantowe Gaz idealny fermionów: podstawowe charakterystyki i ograniczenia... 28

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "I Podstawy: układy wielocząstkowe jako gazy kwantowe Gaz idealny fermionów: podstawowe charakterystyki i ograniczenia... 28"

Transkrypt

1

2 Słowo wstępne Podziękowania XIII XVI I Podstawy: układy wielocząstkowe jako gazy kwantowe 1 1. Przedmiot rozważań i podstawowe własności kwantowe Czym zajmuje się ta dziedzina? Uwaga: emergentność w prawach przyrody Kwantowa natura gazu bozonów i fermionów Skąd bierze się gaz idealny? (opis jakościowy) Elementarna mechanika kwantowa: wyprowadzenie równania Schrödingera i kwantowanie stanów w gazie idealnym Kwantowanie geometryczne wektora falowego (pędu) fal materii i wybór warunków brzegowych Gęstość stanów jednocząstkowych w gazie idealnym Podział cząstek na bozony i fermiony Uwaga: uogólnienie koncepcji symetrii względem przestawień cząstek Uzupełnienie: gęstość stanów dla d-wymiarowego gazu Uwaga o koherencji kwantowej nieoddziałujących cząstek i fizycznej realizowalności symetrii względem przestawień pary cząstek Przypomnienie: skala atomowa Gaz idealny fermionów: podstawowe charakterystyki i ograniczenia Energia Fermiego i podstawowe własności fizyczne Uwaga: mały wkład gazu elektronowego do ciepła właściwego Granica niezależności cząstek Kryterium lokalizacji Motta Wignera Wpływ ruchów termicznych na własności gazu fermionów elementarne oszacowania Ciepło właściwe Rozpraszanie elektronów wskutek ich wzajemnego oddziaływania Spinowa podatność magnetyczna: paramagnetyzm Pauliego

3 VI 2.6. Uzupełnienie 1: liniowy współczynnik ciepła właściwego dla dowolnej zależności ɛ k od masy efektywnej m Uzupełnienie 2: własności magnetyczne układu niezależnych spinów zlokalizowanych Uwaga: granica spinów klasycznych Rozkład statystyczny Fermiego Diraca dla gazu fermionów w temperaturze T Gęstość stanów i energia układu dla T = 0: podejście ogólne Rozkład statystyczny Fermiego Diraca Energia wewnętrzna i entropia gazu fermionów Gaz Fermiego cząstek dla T > Uzupełnienie 1 : rozwinięcie niskotemperaturowe dla fermionów o dowolnej gęstości stanów Uzupełnienie 2 : wyprowadzenie rozkładu Fermiego bez odniesienia się do wzoru Stirlinga Uzupełnienie 3 : jednolite wyprowadzenie rozkładów Fermiego Diraca i Bosego Einsteina Gazy kwantowe w działaniu: fermiony Ciekły 3 He oraz 4 He: kanoniczny przypadek cieczy fermionów i bozonów Ciekły 3 He jako gaz kwantowy Relatywistyczny gaz fermionów w astrofizyce Biały karzeł Pulsar jako kula gazowa neutronów Jonizacja helu w białym karle jako przejście Motta Elektrony w metalu jako gaz idealny fermionów Statystyka elektronów i dziur w półprzewodniku samoistnym Statystyka elektronów w półprzewodnikach domieszkowanych: korekta rozkładu Fermiego Diraca Korekta rozkładu Fermiego dla podwójnie obsadzonych donorów/akceptorów Uwaga: donory dwuelektronowe Statystyka stanów akceptorowych Własności gazu bozonów i kondensacja Bosego Einsteina Statystyka kwantowa cząstek bezmasowych: fotony i fonony wyprowadzenie kwaziklasyczne w obu przypadkach Uwaga historyczna Średnia liczba kwantów w stanie równowagi termodynamicznej Gęstość stanów energii drgań Uwaga 1: niestosowalność koncepcji ciągłego rozkładu promieniowania Własności termodynamiczne gazu bozonów bezmasowych Drgania harmoniczne sieci monoatomowej i ich kwantowanie Uwaga 2: wybór rozwiązania w postaci fal płaskich Uwaga 3: drgania w przybliżeniu ośrodka ciągłego Uwaga 4: kwantowanie drgań sieci fonony (ujęcie jakościowe)... 93

4 VII Przypomnienie: pierwsza strefa Brillouina dla fal sieciowych raz jeszcze Drgania sieci dwuatomowej naprzemiennej Uwaga 5: gęstość stanów fononowych dla łańcucha monoatomowego Uwaga 6: uogólnienie drgań sieci na trzy wymiary przestrzenne Gazy kwantowe w działaniu: bozony Rozkład Bosego Einsteina dla cząstek materialnych Gaz idealny bozonów termodynamika Kondensacja Bosego Einsteina w gazie idealnym Dokładniejsza analiza wzoru (6.23) na liczbę cząstek Równanie falowe dla słabo oddziałującego skondensowanego gazu Bosego Kondensat atomowy w pułapce atomowej Uzupełnienie 1: kwantowanie poziomów energetycznych oscylatora harmonicznego Uzupełnienie 2: kwantowanie drgań harmonicznych sieci atomowej podejście formalne Dynamika kwaziklasyczna elektronów w gazie: przewodnictwo elektryczne i klasyczny efekt Halla Opór elektryczny: definicje, podstawowe własności Oporność właściwa: kilka charakterystyk (jakościowych) Przykład: Cu (1 elektron przewodnictwa na atom) Uwagi o oporze elektrycznym Dynamika ruchu elektronów w polach E i B Klasyczny efekt Halla Interpretacja klasycznego efektu Halla Przewodnictwo zależne od częstości Uzupełnienie 1: oszacowanie temperaturowej zależności oporności elektrycznej Elektrony w silym polu magnetycznym Kwantowanie Landaua poziomów cząstki w polu magnetycznym Gęstość stanów dla poziomów Landaua Transport ładunku w gazie dwuwymiarowym uwagi ogólne Kwantowy efekt Halla Diamagnetyzm Landaua gazu elektronowego Efekt de Haasa van Alphena dla gazu dwuwymiarowego: granica silnego pola magnetycznego Uzupełnienie 1: pęd całkowity cząstki o ładunku q w polu magnetycznym Ważna uwaga: niezgodność funkcji falowej dla cząstek w gazie dla H a = 0 ze stanami Landaua dla H a = Uwagi końcowe do części I II Własności jednocząstkowe na sieci: ciała stałe Funkcje falowe Blocha elektronu w sieci krystalicznej (prostej) Twierdzenie Blocha

5 VIII 9.2. Warunki brzegowe dla funkcji Blocha: kwantowanie k i jego interpretacja Interpretacja 1: hk jako kwazipęd Interpretacja 2: liczba stanów w strefie Brillouina i w paśmie Uzupełnienie 1: sumy sieciowe Uzupełnienie 2: sieć odwrotna formalnie Równanie falowe Blocha w przestrzeni odwrotnej Funkcje Wanniera i przybliżenie ciasnego wiązania Funkcje Wanniera Uzupełnienie 1: przejście do bazy Wanniera jako transformacja unitarna i jej komplementarność do bazy Blocha Przybliżenie ciasnego wiązania dla pojedynczego pasma Uwaga: intuicyjna konstrukcja funkcji Blocha i Wanniera Konkretny przykład 1: stany typu 1s w krysztale na sieci kwadratowej Uwaga 1: wybór poziomu odniesienia liczenia energii cząstek w pasmach oraz asymptotyczne zachowanie parametrów Konkretny przykład 2: topologia powierzchni Fermiego dla sieci kwadratowej Cząstki i dziury Ogólna postać funkcji Wanniera dla pojedynczego pasma Model Kroniga Penneya i studnie kwantowe Równanie falowe i warunki brzegowe Analiza rozwiązania modelu Zadanie Interpretacja modelu Kroniga Penneya: studnie potencjału Uzupełnienie: równanie Mathieu Ogólne własności pasmowych stanów jednocząstkowych i sieci atomowych Masa efektywna jako tensor Symetria względem inwersji przestrzennej Symetria względem odwrócenia w czasie Hamiltonian z oddziaływaniem spin orbita w pierwszym przybliżeniu: równanie Pauliego Ogólny hamiltonian pojedynczego elektronu w ciele stałym Uwaga 1: oddziaływanie spin orbita typu Rashby Uwaga 2: nietrywialna postać sfery Fermiego dla cząstek z oddziaływaniem Rashby Klasyfikacja ciał stałych i typy wiązań chemicznych (dyskusja jakościowa) Sieć i struktura krystaliczna: symetria struktur Sieci Bravais go Do czego potrzebna jest symetria sieci? Grafen jako przykład układu dwuwymiarowego Struktura elektronowa grafenu: charakterystyki ogólne Relacja dyspersji w przybliżeniu ciasnego wiązania Relacja dyspersji dla sieci plastra miodu w pobliżu punktów Diraca Uwagi końcowe do części II

6 IX III Układy oddziałujących cząstek: ciecze kwantowe, spontaniczne złamanie symetrii, przejścia fazowe i własności kolektywne Koncepcja kwazicząstki i wzbudzenia kolektywnego: teoria Landaua cieczy Fermiego Pojęcie kwazicząstki Teoria fenomenologiczna Landaua cieczy fermionów Własności fizyczne cieczy Fermiego podsumowanie Magnetyzm jako stan kolektywny spinów atomowych Elementarne podsumowanie Oddziaływanie wymienne według Diraca Uwaga 1: Oddziaływanie wymiany a pole efektywne (molekularne) Uwaga 2: Spontaniczne złamanie symetrii a fluktuacje kwantowe Uwaga 3: Proste oszacowanie temperatury krytycznej dla spinów Isinga Równanie dynamiczne momentu magnetycznego i fale spinowe Ciekawa interpretacja Fale spinowe w izolatorze ferromagnetycznym: podejście kwantowe Fale spinowe w izolatorze antyferromagnetycznym Magnetyzm spinowy: przybliżenie pola średniego i teoria Landaua Koncepcja pola wymiennego i równanie na magnetyzację Niejednorodne pole wymienne i fluktuacje: przybliżenie ośrodka ciągłego Formalna równoważność rozwinięcia Landaua i przybliżenia średniego pola dla T T C Teoria Landaua ferromagnetycznych przejść fazowych Teoria pola średniego dla dwóch podsieci antyferromagnetycznych Ważna uwaga końcowa Magnetyzm zdelokalizowanych elektronów: model Hubbarda Model Hubbarda: omówienie jakościowe Uzupełnienie : Formalne wyprowadzenie modelu Hubbarda w reprezentacji II kwantowania Wydzielenie części atomowej energii w modelu Hubbarda Trzy podstawowe obszary fizyczne Energia pasmowa cząstek: stan paramagnetyczny Energia całkowita w przybliżeniu niezależnych cząstek: kryterium lokalizacji Motta Hubarda jakościowo Kryterium dynamiczne lokalizacji w obrazie niezależnych cząstek (jakościowo) Moment magnetyczny średni i lokalny Kryterium Stonera i stan ferromagnetyczny jako stan o spontanicznie złamanej symetrii Nadprzewodnictwo: teoria BCS Pojedyncza para Coopera (1956) Uwaga 1: Funkcja falowa pary Coopera Uwaga 2: Para Coopera w reprezentacji II kwantowania Uwaga 3: Oszacowanie rozmiaru pary Coopera

7 X Uwaga 4: Zgrubne oszacowanie rozmiaru pary Cooper dla nadprzewodnika wysokotemperaturowego Teoria Bardeena Coopera Schrieffera (BCS) Hamiltonian modelu z przyciągającym oddziaływaniem parującym Kwazicząstki Bogoliubowa i równanie samouzgodnione na przerwę nadprzewodzącą k Równanie samouzgodnione na przerwę izotropową Korekta rozkładu wyjściowego Fermiego Diraca w stanie nadprzewodzącym Energia stanu skondensowanego i inne charakterystyki dla T = 0 oszacowania analityczne Oszacowanie przerwy dla temperatur T = 0 oraz T = T c Temperaturowa zależność przerwy i rozwinięcie Landaua Gęstość stanów kwazicząstkowych Energia swobodna i ciepło właściwe przy T T s Krytyczne spojrzenie na teorię BCS Makroskopowa funkcja falowa: teoria Ginzburga Landaua Krótkie podsumowanie Makroskopowa funkcja falowa jako parametr porządku Minimalizacja funkcji F s { (r), A(r); T } Równanie Ginzburga Landaua Elementarna dyskusja równania Ginzburga Landaua Wnikanie pola magnetycznego do nadprzewodnika Przestrzennie jednorodne rozwiązanie dla parametru porządku Przestrzennie niejednorodny profil parametru porządku i długości koherencji Kwantowanie strumienia w pierścieniach nadprzewodzących Efekt Meissnera Ochsenfelda (1935): przybliżony obraz makro Interpretacja mikroskopowa makroskopowej funkcji falowej Model Hubbarda II: lokalizacja Motta Hubbarda i prawie zlokalizowana ciecz Fermiego Lokalizacja Motta Hubbarda: dyskusja elementarna dla T = Interpretacja stanów skorelowanych w kategoriach stanów kwazicząstkowych (1986-7) Termodynamiczne własności prawie zlokalizowanych fermionów i przejście Motta Hubbarda dla niezerowej temperatury (1987) Rozwinięcie niskotemperaturowe w najniższym rzędzie dla prawie zlokalizowanej cieczy Fermiego Przejście nieciągłe Motta Hubbarda dla niezerowej temperatury i punkty krytyczne Efekty fizyczne w polu magnetycznym: podatność magnetyczna, spinowozależne masy, metamagnetyzm Podatność magnetyczna blisko lokalizacji: n = Spinowo-rozszczepione masy (1990 r.): n = Interpretacja mas zależnych od kierunku spinu Znaczenie koncepcyjne i doświadczalne przejścia Motta Hubbarda (metal izolator) dla fizyki

8 XI Trójtlenek wanadu: (V 1 x Cr x ) 2 O Lokalizacja Motta w innych układach fizycznych Bozony w sieci optycznej Metamagnetyzm prawie zlokalizowanych fermionów Wnioski Silnie skorelowane fermiony: oddziaływanie kinetycznej wymiany i nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe Rola oddziaływania wymiennego: uwagi ogólne Oddziaływanie kinetycznej wymiany dla izolatorów Motta Hubbarda Kinetyczna wymiana i model t J w przypadku ogólnym (1976) Uogólnienie: rozszerzony model Hubbarda Model t J : parowanie w przestrzeni rzeczywistej Ogólne własności parowania w przestrzeni rzeczywistej Interpretacja parowania w modelu t J Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe: model t J Charakterystyki ogólne nadprzewodników wysokotemperaturowych Model t J II: Od teorii do eksperymentu (omówienie) Interpretacja wyników teoretycznych otrzymanych w przybliżeniu SGA Model t J III: wyjście poza przybliżenie pola średniego (RMFT, SGA) Czego brakuje w opisie niekonwencjonalnego nadprzewodnictwa? Epilog A. Drugie kwantowanie dla fermionów podsumowanie A.1. Reprezentacja liczb obsadzeń A. Reprezentacja liczb obsadzeń A.2. Operatory i elementy macierzowe w reprezentacji II kwantowania A.3. Spinorowa reprezentacja operatorów pola A.4. Przykłady operatorów w reprezentacji II kwantowania A.4.1. Operator liczby cząstek A.4.2. Operator gęstości cząstek A.4.3. Operator spinu pierwszy przykład nietrywialnego zastosowania reprezentacji spinorowej A.4.4. Operator kwadratu długości operatora spinu A.5. Dynamika i ogólne własności operatorów pola A.5.1. Równanie Heisenberga i interpretacja operatora pola A.6. Lokalna oś kwantowania spinu A.7. Stany dwucząstkowe: singlet i tryplet spinowy ćwiczenia A.8. Przykłady wzorów na wielkości fizyczne A.8.1. Operator pędu układu N cząstek A.8.2. Hamiltonian nieoddziałujących cząstek B. Modele w reprezentacji II kwantowania B.1. Generalna postać hamiltonianu w II kwantowaniu B.2. Model orbitalnie zdegenerowanych fermionów B.3. Model sieci Andersona i granica sieci Kondo (model s-d)

9 XII C. Zasadnicze elementy fizyki statystycznej wykorzystane w tekście uwagi głównie metodologiczne 414 C.1. Uwaga o rozkładzie Boltzmanna C.2. Rozkład kanoniczny (Gibbsa) C.3. Duży rozkład kanoniczny C.4. Założenia teorii Landaua przejść fazowych D. Transformacja modleu Hubbarda w model t J metodą transformacji kanonicznej

10 Słowo wstępne Niniejsza książka w części I i II dotyczy elementarnych (często jakościowych) podstaw opisu układów wielu cząstek kwantowych, takich jak elektrony, atomy czy gazy kwantowe. Powstała ona na podstawie notatek do semestralnego wykładu Podstawy fizyki materii skondensowanej, który prowadziłem dla studentów III roku fizyki UJ, a także na podstawie wcześniejszych wykładów w AGH i na UW. Wydaje mi się, że może ona stanowić wstępny podręcznik dla studentów III roku i lat wyższych. Jego elementy mogą także stanowić część standardowego kursu z fizyki ciała stałego dla kierunków zorientowanych bardziej na inżynierię materiałową lub fizykę techniczną. Wykładany materiał podzieliłem na trzy części: część pierwsza obejmuje materiał zapożyczony z mechaniki kwantowej i elementarnej fizyki statystycznej, jako że w fizyce materii skondensowanej krzyżują się te dwa aspekty opisu fizycznego. Część druga dotyczy głównie stanów jednocząstkowych oraz, w dużo mniejszym stopniu, sieci krystalicznej. Część trzecia to bardziej zaawansowane, wybrane zagadnienia fizyki układów oddziałujących cząstek kwantowych i obserwowanych w nich przejść fazowych. Pierwsze dwie części stanowią trzon wykładu semestralnego. W części trzeciej omawiane są zagadnienia dotyczące zjawisk kolektywnych i pomyślane są jako zagadnienia do wyboru dla wykładowcy. Mogą one również stanowić materiał na seminaria na studiach magisterskich. Dodałem także kilka bardziej zaawansowanych zagadnień, które należą do współczesnego nurtu, z myślą o osobach szczególnie zainteresowanych tą dziedziną fizyki, aby pokazać, że fizyka materii skorelowanej to opis układu N-cząstkowego, którego własności nie są sumą własności N części. Zasadniczym celem tego wykładu w ramach całości studiów było zdefiniowanie zarówno podstawowych koncepcji fizycznych dotyczących stanów kwantowych, statystyki oraz transportu mikrocząstek (zwłaszcza elektronów), jak i przedstawienie podstawowych koncepcji dotyczących natury stanów kolektywnych i przemian fazowych (zwłaszcza tych o naturze kwantowej). Określamy też dość ogólnie granice stosowalności prostego opisu kwantowego w zastosowaniu do układów od-

11 XIV Słowo wstępne działujących cząstek. Metody chemii kwantowej pomijamy, gdyż stanowią one osobną wielką dziedzinę. Drugim celem tego wykładu było stworzenie wspólnego fundamentu (także dla wykładowcy) pod bardziej zaawansowane wykłady obejmujące w pełni ilościowe metody eksperymentalne fizyki ciała stałego, teorie mikroskopowe układów wielu ciał, kwantowych przemian fazowych, skorelowanych układów fermionowych i bozonowych, obejmujące uporządkowanie magnetyczne, nadprzewodzące, nadciekłe i przejścia Motta. Dopiero po tych ostatnich wykładach, uwzględniających m.in. solidny wykład zastosowań metody drugiego kwantowania, możemy mówić, że student został wykształcony w pełni w dziedzinie fizyki materii skondensowanej, niezależnie od tego, czy zajmuje się fizyką ciała stałego, kwantową inżynierią materiałową, elektroniką kwantową, astrofizyką czy plazmą kwarkowo- -gluonową. Z tego względu materiał zawarty w części III powinien być wykładany w zasadzie osobno, na przykład jako wykład specjalistyczny. Na tym etapie bardzo ważne jest jednak dojrzałe podejście ze strony studenta i samodzielne wyszukiwanie dodatkowego materiału. Osobną dziedzinę stanowią niedyskutowane tutaj obliczenia numeryczne w połączeniu z zaawansowanymi metodami analitycznymi, na przykład obliczenia realnej struktury elektronowej materiałów lub ich własności sieciowych, zwłaszcza dla układu skorelowanych cząstek (problem do dziś nierozwiązany). Po trzecie, wykład elementarny postanowiłem przepleść kilkoma współczesnymi przykładami, a to dlatego, że studenci powinni przekonać się o żywotności tej dziedziny. Brak odniesienia do tego, co się robi obecnie, stanowi zasadniczy dylemat co wybrać dla rozpoczynających samodzielną pracę naukową młodych badaczy (doktorantów). Jest zadziwiające, że taki prosty opis układów wielu cząstek stanowi podstawę szczegółowego opisu konkretnych układów elektronicznych, magnetycznych (spintronicznych) czy nanofizycznych. W tym wypadku nasuwa się oczywiste pytanie, czy potrzebne jest takie studiowanie aspektów ogólnych, swojego rodzaju sztuki dla sztuki, czy nie lepiej od razu studiować zagadnienia szczegółowe? Uważam, że studiowanie takiego wstępu ma sens, jeśli nie chce się być tylko wąskim specjalistą. Ogólniejsze dobre wykształcenie lepiej pracuje dla nas na dłuższa metę. Czy nas na to stać? To już kwestia indywidualnego wyboru. Wykład ten nie jest ujęciem historycznym problemu. Jednak również nie wszystko jest ujęte dedukcyjnie, jak w prostej teorii matematycznej. Poznawanie koncepcji fizycznych to wielokrotnie poznawanie szczegółów na przykładach doświadczalnych, a następnie powracanie do koncepcji początkowych. Fizyka jest w swojej istocie nauką indukcyjną (od szczegółu do ogółu), ale też jednocześnie wzorem nauki doświadczalnej. Nie ujmuję także całości problematyki. Na przykład nie poruszam ciekawej tematyki magnetoelektryków (ferroików). Zatem nie ma tutaj głębszego powiązania z elektrodynamiką materiałów. Pomijam także powiązanie z nanofizyką i spintroniką. Być może będzie jeszcze okazja wrócić do tego później.

12 Słowo wstępne XV Na koniec uwaga dla studentów. Każdy doświadczony wykładowca wie, jak mało można wyłożyć porządnie w ciągu semestralnego kursu. Dlatego też podstawą wiedzy powinno być przestudiowanie podręcznika, a nie wyłącznie notatek z wykładu. Niniejszy podręcznik zawiera i tak już okrojony materiał, żeby nie zniechęcać ogromem wiedzy szczegółowej. Studiuj więc i myśl krytycznie, jeśli myślisz o zajęciu się tą dziedziną. Zamiarem było napisanie wstępu z punktu widzenia samouka, bo tak poznaje się naprawdę. Proszę o uwagi Józef Spałek ufspalek@if.uj.edu.pl Krakół,

13 Podziękowania Wiele osób przyczyniło się do powstania tego podręcznika. Chciałbym najpierw podziękować doktorowi Robertowi Podsiadłemu za sporządzenie notatek z mojego wykładu wygłaszanego na UJ (treść wykładów często znacznie odstępowała od sporządzonych przeze mnie wcześniej notatek!). Doktor Podsiadły sporządził także pierwszą komputerową wersję wykładów, którą mogłem następnie redagować. Niniejszy tekst, pod względem technicznym, do postaci końcowej doprowadzili mgr Marcin Abram z Instytutu Fizyki UJ, uzupełniając go nietrywialnymi uwagami, a także dr Danuta Goc-Jagło, która dopracowała moje szkice lub wstępne rysunki. Chciałbym podziękować przede wszystkim moim współpracownikom i doktorantom z Zakładu Teorii Materii Skondensowanej i Nanofizyki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego. W szczególności zaś doktorom: Adamowi Rycerzowi, Edwardowi M. Görlichowi, Janowi Bale oraz mgr. Zygmuntowi Starypanowi, którzy zwrócili mi uwagę na ciekawe zadania do tego wykładu. Dziękuję również prof. Krzysztofowi Byczukowi z Instytutu Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Warszawskiego, który był bardzo pomocny, gdy powstawały pierwsze notatki do tego podręcznika. W końcu chciałbym nadmienić, że moja wcześniejsza praca i wykłady w AGH ukształtowały moje poglądy na fizykę jako naukę przede wszystkim doświadczalną. W późniejszym czasie moje poglądy trochę się zmieniły zwłaszcza pod wpływem rozwoju teorii opartych na koncepcji spontanicznego złamania symetrii i emergentności zjawisk w przyrodzie, ale pierwsze poczucie samodzielności jest ważne, jeśli nie najważniejsze. Dziękuję Pani Redaktor Izabeli Mice z Wydawnictwa Naukowego PWN S.A. za cierpliwość, wyrozumiałość i uwagi. Dziękuję doktorantom za krytyczne przeczytanie części lub całości pierwszej wersji. Dzięki serdeczne wszystkim! Józef Spałek ufspalek@if.uj.edu.pl

14

I Podstawy: układy wielocząstkowe jako gazy kwantowe Przedmiot rozważań i podstawowe własności kwantowe: omówienie jakościowe...

I Podstawy: układy wielocząstkowe jako gazy kwantowe Przedmiot rozważań i podstawowe własności kwantowe: omówienie jakościowe... Spis treści Słowo wstępne............................................... Podziękowania............................................... XIII XVI I Podstawy: układy wielocząstkowe jako gazy kwantowe 1 1.

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD 15. Gęstość stanów Zastosowanie: oscylatory kwantowe (ª bosony bezmasowe) Formalizm dla nieoddziaływujących cząstek Bosego lub Fermiego

WYKŁAD 15. Gęstość stanów Zastosowanie: oscylatory kwantowe (ª bosony bezmasowe) Formalizm dla nieoddziaływujących cząstek Bosego lub Fermiego WYKŁAD 15 Gęstość stanów Zastosowanie: oscylatory kwantowe (ª bosony bezmasowe) Formalizm dla nieoddziaływujących cząstek Bosego lub Fermiego 1 Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego Bosony

Bardziej szczegółowo

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego Bozony: fotony (kwanty pola elektromagnetycznego, których liczba nie jest zachowana mogą być pojedynczo pochłaniane lub tworzone. W konsekwencji,

Bardziej szczegółowo

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe Plan Zajęć 1. Termodynamika, 2. Grawitacja, Kolokwium I 3. Elektrostatyka + prąd 4. Pole Elektro-Magnetyczne Kolokwium II 5. Zjawiska falowe 6. Fizyka Jądrowa + niepewność pomiaru Kolokwium III Egzamin

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj Repeta z wykładu nr 3 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:

Bardziej szczegółowo

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera Fizyka atomowa Atom wodoru w mechanice kwantowej Moment pędu Funkcje falowe atomu wodoru Spin Liczby kwantowe Poprawki do równania Schrödingera: struktura subtelna i nadsubtelna; przesunięcie Lamba Zakaz

Bardziej szczegółowo

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Anna Pietnoczka Wpływ rodzaju wiązań na przewodność próbki: Wiązanie jonowe - izolatory Wiązanie metaliczne - przewodniki Wiązanie kowalencyjne - półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: NIM s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: NIM s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Nazwa modułu: Fizyka ciała stałego Rok akademicki: 2016/2017 Kod: NIM-1-306-s Punkty ECTS: 5 Wydział: Metali Nieżelaznych Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia

Bardziej szczegółowo

Fizyka Materii Nieuporządkowanej

Fizyka Materii Nieuporządkowanej Janusz Toboła email: tobola@ftj.agh.edu.pl www: http://newton.ftj.agh.edu.pl/~tobola version 2015 Fizyka Materii Nieuporządkowanej Własności elektronowe materiałów funkcjonalnych I Wprowadzenie. Rodzaje

Bardziej szczegółowo

Numeryczne rozwiązanie równania Schrodingera

Numeryczne rozwiązanie równania Schrodingera Numeryczne rozwiązanie równania Schrodingera Równanie ruchu dla cząstki o masie m (elektron- cząstka elementarna o masie ~9.1 10-31 kg) Mechanika klasyczna - mechanika kwantowa 1. Druga zasada dynamiki

Bardziej szczegółowo

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Pasma energetyczne. Pasma energetyczne

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Pasma energetyczne. Pasma energetyczne Pasma energetyczne Niedostatki modelu gazu Fermiego elektronów swobodnych Pomimo wielu sukcesów model nie jest w stanie wyjaśnić następujących zagadnień: 1. różnica między metalami, półmetalami, półprzewodnikami

Bardziej szczegółowo

Termodynamika. Część 11. Układ wielki kanoniczny Statystyki kwantowe Gaz fotonowy Ruchy Browna. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Termodynamika. Część 11. Układ wielki kanoniczny Statystyki kwantowe Gaz fotonowy Ruchy Browna. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ Termodynamika Część 11 Układ wielki kanoniczny Statystyki kwantowe Gaz fotonowy Ruchy Browna Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ Układ otwarty rozkład wielki kanoniczny Rozważamy układ w równowadze termicznej

Bardziej szczegółowo

Spis treści. Tom 1 Przedmowa do wydania polskiego 13. Przedmowa 15. Wstęp 19

Spis treści. Tom 1 Przedmowa do wydania polskiego 13. Przedmowa 15. Wstęp 19 Spis treści Tom 1 Przedmowa do wydania polskiego 13 Przedmowa 15 1 Wstęp 19 1.1. Istota fizyki.......... 1 9 1.2. Jednostki........... 2 1 1.3. Analiza wymiarowa......... 2 3 1.4. Dokładność w fizyce.........

Bardziej szczegółowo

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Gaz Fermiego elektronów swobodnych

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Gaz Fermiego elektronów swobodnych Gaz Fermiego elektronów swobodnych charakter idea Teoria metali Paula Drudego Teoria metali Arnolda (1900 r.) Sommerfelda (1927 r.) klasyczna kwantowa elektrony przewodnictwa elektrony przewodnictwa w

Bardziej szczegółowo

obrotów. Funkcje falowe cząstki ze spinem - spinory. Wykład II.3 29 Pierwsza konwencja Condona-Shortley a

obrotów. Funkcje falowe cząstki ze spinem - spinory. Wykład II.3 29 Pierwsza konwencja Condona-Shortley a Wykład II.1 25 Obroty układu kwantowego Interpretacja aktywna i pasywna. Macierz obrotu w trzech wymiarach a operator obrotu w przestrzeni stanów. Reprezentacja obrotu w przestrzeni funkcji falowych. Transformacje

Bardziej szczegółowo

Fizyka statystyczna. This Book Is Generated By Wb2PDF. using

Fizyka statystyczna.  This Book Is Generated By Wb2PDF. using http://pl.wikibooks.org/wiki/fizyka_statystyczna This Book Is Generated By Wb2PDF using RenderX XEP, XML to PDF XSL-FO Formatter 18-05-2014 Table of Contents 1. Fizyka statystyczna...4 Spis treści..........................................................................?

Bardziej szczegółowo

Spis treści. Przedmowa Obraz makroskopowy Ciepło i entropia Zastosowania termodynamiki... 29

Spis treści. Przedmowa Obraz makroskopowy Ciepło i entropia Zastosowania termodynamiki... 29 Przedmowa... XI 1. Obraz makroskopowy... 1 1.1. Termodynamika... 1 1.2. Parametry termodynamiczne... 2 1.3. Granica termodynamiczna... 3 1.4. Procesy termodynamiczne... 4 1.5. Klasycznygazdoskonały...

Bardziej szczegółowo

Podstawy mechaniki kwantowej / Stanisław Szpikowski. - wyd. 2. Lublin, Spis treści

Podstawy mechaniki kwantowej / Stanisław Szpikowski. - wyd. 2. Lublin, Spis treści Podstawy mechaniki kwantowej / Stanisław Szpikowski. - wyd. 2. Lublin, 2011 Spis treści Przedmowa 15 Przedmowa do wydania drugiego 19 I. PODSTAWY I POSTULATY 1. Doświadczalne podłoŝe mechaniki kwantowej

Bardziej szczegółowo

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH PODSTAWY TEORII PASMOWEJ Struktura pasm energetycznych Teoria wa Struktura wa stałych Półprzewodniki i ich rodzaje Półprzewodniki domieszkowane Rozkład Fermiego - Diraca Złącze p-n (dioda) Politechnika

Bardziej szczegółowo

Modele kp wprowadzenie

Modele kp wprowadzenie Modele kp wprowadzenie Komórka elementarna i komórka sieci odwrotnej Funkcje falowe elektronu w krysztale Struktura pasmowa Przybliżenie masy efektywnej Naprężenia: potencjał deformacyjny, prawo Hooka

Bardziej szczegółowo

Stany skupienia materii

Stany skupienia materii Stany skupienia materii Ciała stałe - ustalony kształt i objętość - uporządkowanie dalekiego zasięgu - oddziaływania harmoniczne Ciecze -słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu -tworzą powierzchnię

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności elektryczne trzeba zdefiniować kilka wielkości Oporność właściwa (albo przewodność) ładunek [C] = 1/

Bardziej szczegółowo

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Przewodność elektryczna ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności

Bardziej szczegółowo

P R A C O W N I A

P R A C O W N I A P R A C O W N I A www.tremolo.pl M E T O D Y B A D A Ń M A T E R I A Ł Ó W (WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE, MAGNETYCZNE I AKUSTYCZNE) Ewelina Broda Robert Gabor ĆWICZENIE NR 3 WYZNACZANIE ENERGII AKTYWACJI I

Bardziej szczegółowo

Recenzja pracy doktorskiej mgr Tomasza Świsłockiego pt. Wpływ oddziaływań dipolowych na własności spinorowego kondensatu rubidowego

Recenzja pracy doktorskiej mgr Tomasza Świsłockiego pt. Wpływ oddziaływań dipolowych na własności spinorowego kondensatu rubidowego Prof. dr hab. Jan Mostowski Instytut Fizyki PAN Warszawa Warszawa, 15 listopada 2010 r. Recenzja pracy doktorskiej mgr Tomasza Świsłockiego pt. Wpływ oddziaływań dipolowych na własności spinorowego kondensatu

Bardziej szczegółowo

Spis treści. Przedmowa redaktora do wydania czwartego 11

Spis treści. Przedmowa redaktora do wydania czwartego 11 Mechanika kwantowa : teoria nierelatywistyczna / Lew D. Landau, Jewgienij M. Lifszyc ; z jęz. ros. tł. Ludwik Dobrzyński, Andrzej Pindor. - Wyd. 3. Warszawa, 2012 Spis treści Przedmowa redaktora do wydania

Bardziej szczegółowo

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach 1 f FD ( E) = E E F exp + 1 kbt Styczna do krzywej w punkcie f FD (E F )=0,5 przecina oś energii i prostą f FD (E)=1 w punktach odległych o k B

Bardziej szczegółowo

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki c Adam Bechler 2006 Instytut Fizyki Uniwersytetu Szczecińskiego Rezonansowe oddziaływanie układu atomowego z promieniowaniem "! "!! # $%&'()*+,-./-(01+'2'34'*5%.25%&+)*-(6

Bardziej szczegółowo

Wprowadzenie do ekscytonów

Wprowadzenie do ekscytonów Proces absorpcji można traktować jako tworzenie się, pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, pary elektron-dziura, które mogą być opisane w przybliżeniu jednoelektronowym. Dokładniejszym podejściem

Bardziej szczegółowo

Liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru

Liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru Liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru Efekt Zeemana Atom wodoru wg mechaniki kwantowej ms = magnetyczna liczba spinowa ms = -1/2, do pełnego opisu stanu elektronu potrzebna jest ta liczba własność

Bardziej szczegółowo

Fizyka. Program Wykładu. Program Wykładu c.d. Kontakt z prowadzącym zajęcia. Rok akademicki 2013/2014. Wydział Zarządzania i Ekonomii

Fizyka. Program Wykładu. Program Wykładu c.d. Kontakt z prowadzącym zajęcia. Rok akademicki 2013/2014. Wydział Zarządzania i Ekonomii Fizyka Wydział Zarządzania i Ekonomii Kontakt z prowadzącym zajęcia dr Paweł Możejko 1e GG Konsultacje poniedziałek 9:00-10:00 paw@mif.pg.gda.pl Rok akademicki 2013/2014 Program Wykładu Mechanika Kinematyka

Bardziej szczegółowo

Wstęp do fizyki atomowej i molekularnej

Wstęp do fizyki atomowej i molekularnej Wstęp do fizyki atomowej i molekularnej Atom wodoropodobny: struktura prosta, struktura subtelna atomu wodoru, znaczenie liczb kwantowych stanów elektronowych, oddziaływanie atomu z polami magnetycznym.

Bardziej szczegółowo

Atomowa budowa materii

Atomowa budowa materii Atomowa budowa materii Wszystkie obiekty materialne zbudowane są z tych samych elementów cząstek elementarnych Cząstki elementarne oddziałują tylko kilkoma sposobami oddziaływania wymieniając kwanty pól

Bardziej szczegółowo

II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym

II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym Jan Królikowski Fizyka IVBC 1 II.4.1 Ogólne własności wektora kwantowego momentu pędu Podane poniżej własności kwantowych wektorów

Bardziej szczegółowo

Ocena rozprawy doktorskiej mgra Jana Kaczmarczyka

Ocena rozprawy doktorskiej mgra Jana Kaczmarczyka Kraków, 26 maja 2011 dr hab. Adam Rycerz Uniwersytet Jagielloński w Krakowie Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego Zakład Teorii Materii Skondensowanej i Nanofizyki Ocena rozprawy doktorskiej mgra

Bardziej szczegółowo

WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z zakresu analizy I i algebry I

WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z zakresu analizy I i algebry I WYDZIAŁ MECHANICZNY (w j. angielskim) Zał. nr 4 do ZW 33/01 KARTA PRZEDMIOTU Nazwa w języku polskim FIZYKA OGÓLNA Nazwa w języku angielskim GENERAL PHYSICS Kierunek studiów (jeśli dotyczy) MiBM Specjalność

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa ciał stałych

Teoria pasmowa ciał stałych Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach ulegają rozszczepieniu. W kryształach zjawisko to prowadzi do wytworzenia się pasm. Klasyfikacja ciał stałych na podstawie struktury

Bardziej szczegółowo

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH Skolektywizowane elektrony w metalu Weźmy pod uwagę pewną ilość atomów jakiegoś metalu, np. sodu. Pojedynczy atom sodu zawiera 11 elektronów o konfiguracji 1s 2 2s 2 2p 6 3s

Bardziej szczegółowo

Rozdział 22 METODA FUNKCJONAŁÓW GĘSTOŚCI Wstęp. Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI 1

Rozdział 22 METODA FUNKCJONAŁÓW GĘSTOŚCI Wstęp. Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI 1 Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI 1 Rozdział 22 METODA FUNKCJONAŁÓW GĘSTOŚCI 22.1 Wstęp Definiujemy dla gazu elektronowego operatory anihilacji ψ σ (r) i kreacji ψ σ(r) pola fermionowego ψ σ

Bardziej szczegółowo

na dnie (lub w szczycie) pasma pasmo jest paraboliczne, ale masa wyznaczona z krzywizny niekoniecznie = m 0

na dnie (lub w szczycie) pasma pasmo jest paraboliczne, ale masa wyznaczona z krzywizny niekoniecznie = m 0 Koncepcja masy efektywnej swobodne elektrony k 1 1 E( k) E( k) =, = m m k krzywizna E(k) określa masę cząstek elektrony prawie swobodne - na dnie pasma masa jest dodatnia, ale niekoniecznie = masie swobodnego

Bardziej szczegółowo

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY Polimery Sieć krystaliczna Napięcie powierzchniowe Dyfuzja 2 BUDOWA CIAŁ STAŁYCH Ciała krystaliczne (kryształy): monokryształy, polikryształy Ciała amorficzne (bezpostaciowe)

Bardziej szczegółowo

W drugiej części przedstawiono podstawowe wiadomości z fizyki atomowej, fizyki ciała stałego oraz fizyki jądrowej.

W drugiej części przedstawiono podstawowe wiadomości z fizyki atomowej, fizyki ciała stałego oraz fizyki jądrowej. W drugiej części przedstawiono podstawowe wiadomości z fizyki atomowej, fizyki ciała stałego oraz fizyki jądrowej. Na całość pracy składają się dwie części (cz. I Fizyka klasyczna J. Massalski, M. Massalska).

Bardziej szczegółowo

1.6. Falowa natura cząstek biologicznych i fluorofullerenów Wstęp Porfiryny i fluorofullereny C 60 F

1.6. Falowa natura cząstek biologicznych i fluorofullerenów Wstęp Porfiryny i fluorofullereny C 60 F SPIS TREŚCI Przedmowa 11 Wprowadzenie... 13 Część I. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne z pojedynczymi obiektami mikroświata.. 17 Literatura... 23 1.1. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne

Bardziej szczegółowo

Stara i nowa teoria kwantowa

Stara i nowa teoria kwantowa Stara i nowa teoria kwantowa Braki teorii Bohra: - podane jedynie położenia linii, brak natężeń -nie tłumaczy ilości elektronów na poszczególnych orbitach - model działa gorzej dla atomów z więcej niż

Bardziej szczegółowo

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N OPTYKA FALOWA I KWANTOWA 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N 8 D Y F R A K C Y J N A 9 K W A N T O W A 10 M I R A Ż 11 P

Bardziej szczegółowo

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków). Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków). 1925r. postulat Pauliego: Na jednej orbicie może znajdować się nie więcej

Bardziej szczegółowo

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Defekty liniowe dyslokacja krawędziowa dyslokacja śrubowa dyslokacja mieszana Defekty punktowe obcy atom w węźle luka w sieci (defekt Schottky ego) obcy atom

Bardziej szczegółowo

Zagadnienie do ćwiczeń na 2 Pracowni Fizycznej Dr Urszula Majewska

Zagadnienie do ćwiczeń na 2 Pracowni Fizycznej Dr Urszula Majewska Ćwiczenie nr 1-4pkt Wyznaczanie współczynników załamania ośrodków ciekłych i gazowych za pomocą interferometru 1. Interferencja światła Drgania harmoniczne Faza drgań Faza fali Kiedy stosujemy prawa fizyki

Bardziej szczegółowo

Rozszczepienie poziomów atomowych

Rozszczepienie poziomów atomowych Rozszczepienie poziomów atomowych Poziomy energetyczne w pojedynczym atomie Gdy zbliżamy atomy chmury elektronowe nachodzą na siebie (inaczej: funkcje falowe elektronów zaczynają się przekrywać) Na skutek

Bardziej szczegółowo

Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych.

Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych. VII. SPIN 1 Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych. 1 Wstęp Spin jest wielkością fizyczną charakteryzującą cząstki

Bardziej szczegółowo

Przerwa energetyczna w germanie

Przerwa energetyczna w germanie Ćwiczenie 1 Przerwa energetyczna w germanie Cel ćwiczenia Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporu monokryształu germanu od temperatury. Wprowadzenie Eksperymentalne badania

Bardziej szczegółowo

Elementy teorii powierzchni metali

Elementy teorii powierzchni metali prof. dr hab. Adam Kiejna Elementy teorii powierzchni metali Wykład 4 v.16 Wiązanie metaliczne Wiązanie metaliczne Zajmujemy się tylko metalami dlatego w zasadzie interesuje nas tylko wiązanie metaliczne.

Bardziej szczegółowo

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2. Nadprzewodniki Pewna klasa materiałów wykazuje prawie zerową oporność (R=0) poniżej pewnej temperatury zwanej temperaturą krytyczną T c Większość przewodników wykazuje nadprzewodnictwo dopiero w temperaturze

Bardziej szczegółowo

Fizyka - opis przedmiotu

Fizyka - opis przedmiotu Fizyka - opis przedmiotu Informacje ogólne Nazwa przedmiotu Fizyka Kod przedmiotu 06.4-WI-EKP-Fiz-S16 Wydział Kierunek Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Energetyka komunalna Profil

Bardziej szczegółowo

FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor.

FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor. DKOS-5002-2\04 Anna Basza-Szuland FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor. WYMAGANIA NA OCENĘ DOPUSZCZAJĄCĄ DLA REALIZOWANYCH TREŚCI PROGRAMOWYCH Kinematyka

Bardziej szczegółowo

Wykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego

Wykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego Wykład 14 Termodynamika gazu fotnonowego dr hab. Agata Fronczak, prof. PW Wydział Fizyki, Politechnika Warszawska 16 stycznia 217 dr hab. A. Fronczak (Wydział Fizyki PW) Wykład: Elementy fizyki statystycznej

Bardziej szczegółowo

Wykład III. Teoria pasmowa ciał stałych

Wykład III. Teoria pasmowa ciał stałych Wykład III Teoria pasmowa ciał stałych Energia elektronu (ev) Powstawanie pasm w krysztale sodu pasmo walencyjne (zapełnione częściowo) Konfiguracja w izolowanym atomie Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne Położenie

Bardziej szczegółowo

Wykład 12. Rozkład wielki kanoniczny i statystyki kwantowe

Wykład 12. Rozkład wielki kanoniczny i statystyki kwantowe Wykład 12 Rozkład wielki kanoniczny i statystyki kwantowe dr hab. Agata Fronczak, prof. PW Wydział Fizyki, Politechnika Warszawska 1 stycznia 2017 dr hab. A. Fronczak (Wydział Fizyki PW) Wykład: Elementy

Bardziej szczegółowo

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz Ciała stałe Podstawowe własności ciał stałych Struktura ciał stałych Przewodnictwo elektryczne teoria Drudego Poziomy energetyczne w krysztale: struktura pasmowa Metale: poziom Fermiego, potencjał kontaktowy

Bardziej szczegółowo

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014.

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014. Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014 Spis treści Spis rzeczy części 1 tomu I X 26 Optyka: zasada najkrótszego

Bardziej szczegółowo

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych Współczynnik absorpcji w układzie dwuwymiarowym można opisać wyrażeniem: E E gdzie i oraz f są energiami stanu początkowego i końcowego elektronu, zapełnienie tych stanów opisane jest funkcją rozkładu

Bardziej szczegółowo

Wykłady z Fizyki. Kwanty

Wykłady z Fizyki. Kwanty Wykłady z Fizyki 10 Kwanty Zbigniew Osiak OZ ACZE IA B notka biograficzna C ciekawostka D propozycja wykonania doświadczenia H informacja dotycząca historii fizyki I adres strony internetowej K komentarz

Bardziej szczegółowo

Zadania z Fizyki Statystycznej

Zadania z Fizyki Statystycznej Zadania z Fizyki Statystycznej 1. Wyznaczyć skok wartości pochodnej ciepła właściwego w temperaturze krytycznej dla gazu bozonów, w temperaturze w której pojawia się konensacja [1].. Wyznaczyć równanie

Bardziej szczegółowo

Rozkłady statyczne Maxwella Boltzmana. Konrad Jachyra I IM gr V lab

Rozkłady statyczne Maxwella Boltzmana. Konrad Jachyra I IM gr V lab Rozkłady statyczne Maxwella Boltzmana Konrad Jachyra I IM gr V lab MODEL STATYCZNY Model statystyczny hipoteza lub układ hipotez, sformułowanych w sposób matematyczny (odpowiednio w postaci równania lub

Bardziej szczegółowo

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium 30 30

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium 30 30 Zał. nr do ZW 33/01 WYDZIAŁ PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW TECHNIKI KARTA PRZEDMIOTU Nazwa w języku polskim Podstawy fizyki kwantowej Nazwa w języku angielskim Fundamental of Quantum Physics Kierunek studiów (jeśli

Bardziej szczegółowo

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych Wykład VI Teoria pasmowa ciał stałych Energia elektronu (ev) Powstawanie pasm w krysztale sodu pasmo walencyjne (zapełnione częściowo) Konfiguracja w izolowanym atomie Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne Położenie

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory (w temperaturze pokojowej) w praktyce - nie przewodzą prądu elektrycznego. Ich oporność jest b. duża. Np. diament ma oporność większą od miedzi 1024 razy Metale

Bardziej szczegółowo

Model elektronów swobodnych w metalu

Model elektronów swobodnych w metalu Model elektronów swobodnych w metalu Stany elektronu w nieskończonej trójwymiarowej studni potencjału - dozwolone wartości wektora falowego k Fale stojące - warunki brzegowe znikanie funkcji falowej na

Bardziej szczegółowo

Podstawy chemii. dr hab. Wacław Makowski. Wykład 1: Wprowadzenie

Podstawy chemii. dr hab. Wacław Makowski. Wykład 1: Wprowadzenie Podstawy chemii dr hab. Wacław Makowski Wykład 1: Wprowadzenie Wspomnienia ze szkoły Elementarz (powtórka z gimnazjum) Układ okresowy Dalsze wtajemniczenia (liceum) Program zajęć Podręczniki Wydział Chemii

Bardziej szczegółowo

0900 FS2 2 FAC. Fizyka atomu i cząsteczki FT 8. WYDZIAŁ FIZYKI UwB KOD USOS: Karta przedmiotu. Przedmiot moduł ECTS. kierunek studiów: FIZYKA 2 st.

0900 FS2 2 FAC. Fizyka atomu i cząsteczki FT 8. WYDZIAŁ FIZYKI UwB KOD USOS: Karta przedmiotu. Przedmiot moduł ECTS. kierunek studiów: FIZYKA 2 st. WYDZIAŁ FIZYKI UwB KOD USOS: 0900 FS2 2 FAC Karta przedmiotu Przedmiot moduł ECTS Fizyka atomu i cząsteczki FT 8 kierunek studiów: FIZYKA 2 st. specjalność: FIZYKA TEORETYCZNA Formy zajęć wykład konwersatorium

Bardziej szczegółowo

Przyrządy półprzewodnikowe

Przyrządy półprzewodnikowe Przyrządy półprzewodnikowe Prof. Zbigniew Lisik Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój: 116 e-mail: zbigniew.lisik@p.lodz.pl wykład 30 godz. laboratorium 30 godz WEEIiA E&T Metal

Bardziej szczegółowo

w rozrzedzonych gazach atomowych

w rozrzedzonych gazach atomowych w rozrzedzonych gazach atomowych Anna Okopińska Instytut Fizyki S P IS T RE Ś C I I WSTĘP II. TEORIA ZDEGENEROWANYCH GAZÓW DOSKONAŁYCH III. WŁASNOŚCI MATERII W NISKICH TEMPERATURACH IV. METODY CHŁODZENIA

Bardziej szczegółowo

1 Rachunek prawdopodobieństwa

1 Rachunek prawdopodobieństwa 1 Rachunek prawdopodobieństwa 1. Obliczyć średnią i wariancję rozkładu Bernouliego 2. Wykonać przejście graniczne p 0, N w rozkładzie Bernouliego przy zachowaniu stałej wartości średniej: λ = N p = const

Bardziej szczegółowo

Fizyka statystyczna Teoria Ginzburga-Landaua w średnim polu. P. F. Góra

Fizyka statystyczna Teoria Ginzburga-Landaua w średnim polu. P. F. Góra Fizyka statystyczna Teoria Ginzburga-Landaua w średnim polu P. F. Góra http://th-www.if.uj.edu.pl/zfs/gora/ 2015 Parametr porzadku W niskich temperaturach układy występuja w fazach, które łamia symetrię

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki / Władysław Bogusz, Jerzy Garbarczyk, Franciszek Krok. Wyd. 5 popr. Warszawa, Spis treści

Podstawy fizyki / Władysław Bogusz, Jerzy Garbarczyk, Franciszek Krok. Wyd. 5 popr. Warszawa, Spis treści Podstawy fizyki / Władysław Bogusz, Jerzy Garbarczyk, Franciszek Krok. Wyd. 5 popr. Warszawa, 2016 Spis treści PRZEDMOWA DO WYDANIA V 9 1. PRZEDMIOT, JĘZYK I METODOLOGIA FIZYKI 11 1.1. Czym jest fizyka?

Bardziej szczegółowo

Faculty of Applied Physics and Mathematics -> Department of Solid State Physics. dydaktycznych, objętych planem studiów

Faculty of Applied Physics and Mathematics -> Department of Solid State Physics. dydaktycznych, objętych planem studiów Nazwa i kod przedmiotu Kierunek studiów Mechanika kwantowa, NAN1B0051 Nanotechnologia Poziom studiów I stopnia - inżynierskie Typ przedmiotu obowiąkowy Forma studiów stacjonarne Sposób realizacji na uczelni

Bardziej szczegółowo

Kierunek i poziom studiów: Chemia budowlana, II stopień Sylabus modułu: Chemia ciała stałego 0310-CH-S2-B-065

Kierunek i poziom studiów: Chemia budowlana, II stopień Sylabus modułu: Chemia ciała stałego 0310-CH-S2-B-065 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Kierunek i poziom studiów: Chemia budowlana, II stopień Sylabus modułu: Chemia ciała stałego 065 1. Informacje ogólne koordynator modułu rok akademicki 2014/2015

Bardziej szczegółowo

Kraków, dn. 25 sierpnia 2017 r. dr hab. Przemysław Piekarz Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego Kraków

Kraków, dn. 25 sierpnia 2017 r. dr hab. Przemysław Piekarz Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego Kraków Kraków, dn. 25 sierpnia 2017 r. Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152 31-342 Kraków Recenzja pracy doktorskiej mgr Krzysztofa Bieniasza pt. "Spin and Orbital Polarons in

Bardziej szczegółowo

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»» ««*» ( # * *»» CZĘŚĆ I. POJĘCIA PODSTAWOWE 1. Co to jest fizyka? 11 2. Wielkości fizyczne 11 3. Prawa fizyki 17 4. Teorie fizyki 19 5. Układ jednostek SI 20 6. Stałe fizyczne 20 CZĘŚĆ II. MECHANIKA 7.

Bardziej szczegółowo

Księgarnia PWN: David J. Griffiths - Podstawy elektrodynamiki

Księgarnia PWN: David J. Griffiths - Podstawy elektrodynamiki Księgarnia PWN: David J. Griffiths - Podstawy elektrodynamiki Spis treści Przedmowa... 11 Wstęp: Czym jest elektrodynamika i jakie jest jej miejsce w fizyce?... 13 1. Analiza wektorowa... 19 1.1. Algebra

Bardziej szczegółowo

GAZ ELEKTRONÓW SWOBODNYCH POWYŻEJ ZERA BEZWZGLĘDNEGO.

GAZ ELEKTRONÓW SWOBODNYCH POWYŻEJ ZERA BEZWZGLĘDNEGO. GAZ ELEKTRONÓW SWOBODNYCH POWYŻEJ ZERA BEZWZGLĘDNEGO. Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca T=0K T>0K 1 f ( E ) = 0 dla dla E E F E > EF f ( E, T ) 1 = E E F kt e + 1 1 T>0K Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca

Bardziej szczegółowo

Kierunek: Fizyka, rok I, specjalność: Akustyka i realizacja dźwięku Rok akademicki 2018/2019

Kierunek: Fizyka, rok I, specjalność: Akustyka i realizacja dźwięku Rok akademicki 2018/2019 Kierunek: Fizyka, rok I, specjalność: Akustyka i realizacja dźwięku Rok akademicki 018/019 Filozofia przyrody F 1 Metody uczenia się i studiowania F 1 Technologia informacyjna F 1 Analiza matematyczna

Bardziej szczegółowo

Metody rozwiązania równania Schrödingera

Metody rozwiązania równania Schrödingera Metody rozwiązania równania Schrödingera Równanie Schrödingera jako algebraiczne zagadnienie własne Rozwiązanie analityczne dla skończonej i nieskończonej studni potencjału Problem rozwiązania równania

Bardziej szczegółowo

Wykład FIZYKA I. 15. Termodynamika statystyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład FIZYKA I. 15. Termodynamika statystyczna.  Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Wykład FIZYKA I 15. Termodynamika statystyczna Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/fizyka1.html TERMODYNAMIKA KLASYCZNA I TEORIA

Bardziej szczegółowo

Czym jest prąd elektryczny

Czym jest prąd elektryczny Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,

Bardziej szczegółowo

Komputerowe modelowanie zjawisk fizycznych

Komputerowe modelowanie zjawisk fizycznych Komputerowe modelowanie zjawisk fizycznych Ryszard Kutner Zakład Dydaktyki Fizyki Instytut Fizyki Doświadczalnej, Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski IX FESTIWAL NAUKI WARSZAWA 2005 BRAK INWESTYCJI W

Bardziej szczegółowo

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego: kondensacja Bosego- Einsteina

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego: kondensacja Bosego- Einsteina Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego: kondensacja Bosego- Einsteina Silnie zwyrodniały gaz bozonów o niezerowej masie spoczynkowej Gdy liczba cząstek nie jest zachowywana, termodynamika nieoddziaływujących

Bardziej szczegółowo

Termodynamiczny opis układu

Termodynamiczny opis układu ELEMENTY FIZYKI STATYSTYCZNEJ Przedmiot badań fizyki statystycznej układy składające się z olbrzymiej ilości cząstek (ujawniają się specyficzne prawa statystyczne). Termodynamiczny opis układu Opis termodynamiczny

Bardziej szczegółowo

Struktura pasmowa ciał stałych

Struktura pasmowa ciał stałych Struktura pasmowa ciał stałych dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2012/13 Spis treści 1. Pasmowa teoria ciała stałego 2 1.1. Wstęp do teorii..............................................

Bardziej szczegółowo

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni (ZZU) Egzamin

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni (ZZU) Egzamin Zał. nr 3 do ZW Wydział Elektroniki PWr KARTA PRZEDMIOTU Nazwa w języku polskim: Fizyka 1.1A. Nazwa w języku angielskim: Physics 1.1A Kierunek studiów: Automatyka i Robotyka, Elektronika, Informatyka,

Bardziej szczegółowo

Wykład Atom o wielu elektronach Laser Rezonans magnetyczny

Wykład Atom o wielu elektronach Laser Rezonans magnetyczny Wykład 21. 12.2016 Atom o wielu elektronach Laser Rezonans magnetyczny Jeszcze o atomach Przypomnienie: liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru, zakaz Pauliego, powłoki, podpowłoki, orbitale, Atomy wieloelektronowe

Bardziej szczegółowo

Nadpłynność i nadprzewodnictwo

Nadpłynność i nadprzewodnictwo Nadpłynność i nadprzewodnictwo Krzysztof Byczuk Instytut Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski 13 marzec 2019 www.fuw.edu.pl/ byczuk Tarcie, opór, dysypacja... pomaga... przeszkadza...

Bardziej szczegółowo

Podstawy elektrodynamiki / David J. Griffiths. - wyd. 2, dodr. 3. Warszawa, 2011 Spis treści. Przedmowa 11

Podstawy elektrodynamiki / David J. Griffiths. - wyd. 2, dodr. 3. Warszawa, 2011 Spis treści. Przedmowa 11 Podstawy elektrodynamiki / David J. Griffiths. - wyd. 2, dodr. 3. Warszawa, 2011 Spis treści Przedmowa 11 Wstęp: Czym jest elektrodynamika i jakie jest jej miejsce w fizyce? 13 1. Analiza wektorowa 19

Bardziej szczegółowo

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Fonony. Fonony

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Fonony. Fonony Fonony Drgania płaszczyzn sieciowych podłużne poprzeczne źródło: Ch. Kittel Wstęp do fizyki..., rozdz. 4, rys. 2, 3, str. 118 Drgania płaszczyzn sieciowych Do opisu drgań sieci krystalicznej wystarczą

Bardziej szczegółowo

Kierunek: Fizyka, rok I, specjalność: Akustyka i realizacja dźwięku

Kierunek: Fizyka, rok I, specjalność: Akustyka i realizacja dźwięku Kierunek: Fizyka, rok I, specjalność: ustyka i realizacja dźwięku 1 Filozofia przyrody F 1 30 30 5 x 2 Analiza matematyczna F 1 15 30 3 3 Algebra liniowa z geometrią F 1 30 30 5 x 4 Mechanika klasyczna

Bardziej szczegółowo

Treści nauczania (program rozszerzony)- 25 spotkań po 4 godziny lekcyjne

Treści nauczania (program rozszerzony)- 25 spotkań po 4 godziny lekcyjne (program rozszerzony)- 25 spotkań po 4 godziny lekcyjne 1, 2, 3- Kinematyka 1 Pomiary w fizyce i wzorce pomiarowe 12.1 2 Wstęp do analizy danych pomiarowych 12.6 3 Jak opisać położenie ciała 1.1 4 Opis

Bardziej szczegółowo

POLITECHNIKA GDAŃSKA NADPRZEWODNICTWO I EFEKT MEISSNERA

POLITECHNIKA GDAŃSKA NADPRZEWODNICTWO I EFEKT MEISSNERA POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA ENERGETYKI I APARATURY PRZEMYSŁOWEJ NADPRZEWODNICTWO I EFEKT MEISSNERA Katarzyna Mazur Inżynieria Mechaniczno-Medyczna Sem. 9 1. Przypomnienie istotnych

Bardziej szczegółowo

Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach)

Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach) Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach) Rozpraszanie na nieruchomej sieci krystalicznej (elektronów, neutronów, fotonów) zwykłe odbicie Bragga (płaszczyzny krystaliczne odgrywają rolę rys siatki

Bardziej szczegółowo

Rzadkie gazy bozonów

Rzadkie gazy bozonów Rzadkie gazy bozonów Tomasz Sowiński Proseminarium Fizyki Teoretycznej 15 listopada 2004 Rzadkie gazy bozonów p.1/25 Bardzo medialne zdjęcie Rok 1995. Pierwsza kondensacja. Zaobserwowana w przestrzeni

Bardziej szczegółowo