For information about the English version of this course please see the English course page.

A kurzus bevezetőt nyújt a szilárdtestek modern fizikai leírásába. Hogyan lesznek atomokból és molekulákból szilárdtestek? Milyen fizikai jelenségek teszik a szilárdtesteket a modern technológiában hasznossá?

Vázlatos információk, feladatok

Javasolt irodalom:

Csanád Máté: Bevezetés a fizikába
Rudolf Huebener: Conductors, Semiconductors, Superconductors
Halliday: Fundamentals of Physics Extended

Szilárdtestfizika Jegyzetek - dr. Kovács Endre, Miskolci Egyetem

Aktuális információk

Minden hallgató csatlakozzon a tantárgy Microsft Teams csoportjához.

Tematika, tanulási segédanyagok

A tervezett tanmenet a következő (félév közben módosulhat):

I. Elektromágnesség

1) Elektromágnesség alapjainak átismétlése, Maxwell-egyenletek vákuumban, elektromágneses hullámok

    1. előadás jegyzetei

     Bevezetés a fizikába  1. fejezet, 5. fejezet (áramkörökön kívül)

2) Optikai eszközök elvi alapjai, leképezési törvények, fénymikroszkóp felbontóképességének határa.

      Bevezetés a fizikába  3.3. fejezet, 5.6. fejezet

      Előadás fóliái

II. Kvantummechanika bevezető

3) Kvantummechanika gyökerei: Fotonok, Elektronok mint hullámok

     Bevezetés a fizikába  6.2. fejezet

      Előadás fóliái

4) Kvantummechanika matematikai alapjai: Schrödinger-egyenlet, határozatlansági reláció, hidrogénatom, Spin, Mérés, fermionok és bozonok

Az előadás fóliái két részletben: 1. és 2.

III. Elektronok szilárdtestekben - sávelmélet, félvezetők és alkalmazásaik

Jegyzetek - dr. Kovács Endre, Miskolci Egyetem

5) Szilárdtestekben elektronok egyszerű leírása: a Drude-modell. Ohm-törvény, Hall-effektus a Drude-modellből
  Az előadás fóliái

6) Szilárdtestekben elektronok kvantumos leírása: Sommerfeld-modell. Fermi-felület, Fermi-Dirac-eloszlás.
   Az előadás fóliái 

7) Sávelmélet, Bloch-tétel, fémek - vezetők - félvezetők

8) Sávok értelmezése az atomi pályákból, félvezetők n- és p-dópolása

9) Félvezető anyagok alkalmazásai: p-n átmenet, dióda, fényérzékelő, napelem, LED, tranzisztor

10) Szilárdtestek mágneses tulajdonságai. Dia-, Para-, ferromágnesség

11) Szupravezetés és alkalmazásai. Meissner- és Josephson-effektus, SQUID. Magashőmérsékletű szupravezetők

Jegyszerzés

Félévközi zárthelyi dolgozatok:

A félév során két zárthelyi dolgozat (ZH) lesz. A zárthelyi dolgozatok egyenként 40 pont felett eredményesek (a maximálisan elérhető pontszám egy zárhelyinél 100 pont).
Az aláírás feltétele mindkét ZH teljesítése, azaz külön-külön legalább 40 pont elérése.

Megajánlott jegy:

Ha valaki a két évközi zárthelyi dolgozat mindegyikén (külön-külön) minimum 50 pontot ér el, akkor megajánlott jegyet kap.

A megajánlott jegyek ponthatárai:
2 (elégséges) :  50 - 55
3 (közepes) : 55 - 70
4 (jó) : 70 - 85
5 (jeles) : 85 -
(az aláhúzott érték a jegyhez tartozó alsó határ).

Félév végi jegy: írásbeli vizsga

A vizsgakérdések valamennyi előadás tartalmára kiterjednek. Az írásbeli dolgozat értékelése:
2 (elégséges) : 40 - 55
3 (közepes) : 55 - 70
4 (jó) : 70 - 85
5 (jeles) : 85 -
(az aláhúzott érték a jegyhez tartozó alsó határ).

Célkitűzés

A tárgy célja a korszerű természettudományos világszemlélet kialakítása; a modellalkotási készség fejlesztése. Olyan egyetemi szintű fizikai ismeretek elsajátítása, amelyek feltétlenül szükségesek az innovatív mérnöki alkotásokhoz.

Ezen általános célokon belül a tantárgy további fontos célja:
- a kvantummechanika alapjainak megismertetése, a klasszikus fizika korlátainak felismerése;
- a modern anyagtudomány és a nanotechnológia alapját képező jelenségek leírása;
- a kvantummechanikai elvekre épülő eszközök és berendezések működésének bemutatása.