Kursplan för |
|
| FFY143 - Fysik 2 |
| |
| Kursplanen fastställd 2012-02-21 av programansvarig (eller motsvarande) |
| Ägare: TKELT |
|
|
7,5 Högskolepoäng
|
| Betygskala: TH - Fem, Fyra, Tre, Underkänt |
| Utbildningsnivå: Grundnivå |
|
Huvudområde: Teknisk fysik |
|
Institution: 16 - FYSIK
|
Undervisningsspråk: Svenska
| Kursmoment |
|
Poängfördelning |
|
Tentamensdatum |
|
Lp1 |
Lp2 |
Lp3 |
Lp4 |
Sommarkurs |
Ej Lp |
| 0106 |
Tentamen |
7,5hp |
Betygskala: TH |
|
7,5hp |
|
|
|
|
|
|
27 Okt 2014 fm H, |
05 Jan 2015 em M, |
25 Aug 2015 em M |
I program
TKDAT DATATEKNIK, CIVILINGENJÖR, Årskurs 3 (valbar)
TKELT ELEKTROTEKNIK, CIVILINGENJÖR, Årskurs 2 (obligatorisk)
Examinator:
Docent
Stig-Åke Lindgren
Ersätter
FFY141
Fysik E
FFY142
Fysik E
Kursutvärdering:
http://document.chalmers.se/doc/ce103790-a44d-40f3-9b0c-559ace443687
Kurshemsida saknas
Behörighet:
För kurser på grundnivå inom Chalmers utbildningsprogram gäller samma behörighetskrav som till de(t) program där kursen ingår i programplanen.
Kursspecifika förkunskaper
Fysikkursen FFY 401 från årskurs 1.
Syfte
Ge en översikt av fysikaliska egenskaper hos såväl gaser som kondenserad
materia och där tonvikt ligger på kristallina metaller och halvledare.
Baskunskaper om fasta kroppars optiska och elektriska egenskaper, deras
beroende av temperatur, sammansättning och dopning är av avgörande
betydelse för att fullt ut kunna tillgodogöra sig stoffet i senare kurser.
Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)
lösa enklare värmeledningsproblem
redogöra för termodynamikens viktiga huvudsatser
behandla idealiserade termodynamiska processer och beräkna verkningsgrader för enkla kretsprocesser
redogöra för de vanligaste kristallstrukturerna, känna till innebörden av Millerindex för atomplan
redogöra för laborativa momentet strukturbestämning med röntgen samt bestämma struktur och gitterkonstant mha spridningsdata från ett allmänt diffraktionsexperiment med fotoner, elektroner, neutroner eller atomer
formulera villkoret för konstruktiv interferens med Braggs lag men också mha reciproka gittervektorer och en geometrisk kunstruktion med reciprokt gitter, Brillouinzoner och Brillouinzongränser
redogöra för innebörden av begreppen elektrontäthet, tillståndstäthet, Fermi-Diracs fördelningsfunktion och Fermienergi och kunna räkna på de allmängiltiga sambanden mellan dessa
redogöra för frielektronmodellen med tillkortakommanden
redogöra för fotoemissionsprocessen och begreppet utträdesarbete samt beskriva för fallet en fotocell (vakuumrör med två elektroder med olika utträdesarbete) hur en elektrons kinetiska energi förändras då den efter fotonabsorbtion i den ljusbestrålade ena elektroden emitteras och rör sig i vakuum mot den andra elektroden
beskriva kvalitativt begreppen plasmon och plasmaoscillationer i en elektrongas
räkna på Ohms lag och ledningsförmåga, begreppet mobilitet
redogöra för Halleffekten
redogöra för innebörden av effektiv massa för elektroner och hål och vad tex negativa värden betyder
redogöra för hur en periodisk potential ger upphov till begreppen Brillouinzoner, Brillouinzongränser, energiband och enrgigap och hur elektronfördelningen i banden avgör om ett ämne blir ledare eller isolator/halvledare
skissa temperaturberoendet för metallers och isolatorers/halvledares elektriska konduktivitet och hur detta beroende, i fallet med en halvledare, påverkas av dopning
beräkna bandgapets storlek för en halvledare givet optiska transmissionsdata och/eller konduktivitetens temperaturberoende
redogöra för innebörden av begreppen massverkans lag, elektroner, hål, n och p- dopning, intinsiskt och extrinsiskt uppförande för halvledare
redogöra för hur man experimentellt kan få information om elktron/hål mobiliteter och dopnivåpositioner i dopade halvledare
beräkna elektron och håltätheter, Ferminivåns läge och elektriska ledningsförmågan i ett givet halvledarmaterial med känd dopning och temperatur
Innehåll
Termodynamik. Värmeutvidgning, värmetransport, värmeledningsekvationen. Kinetisk gasteori för ideala och icke-ideala gaser. Första och andra huvudsatsen. Värmetekniska exempel. Statistisk mekanik. Maxwell-Boltzmanns fördelningsfunktion.
Fasta tillståndets fysik. Översikt vad beträffar materialtyper och kristallstrukturer. Bestämning av kristallstrukturer genom röntgen och elektrondiffraktion. Elektrongasen, Fermi-Diracs fördelningsfunktion, tillståndstätheter, frielektronmodellen, nästan-frielektronmodellen, elektronstruktur, fotoelektronspektra, Brillouinzoner och energiband. Konduktivitet och temperaturberoende för metaller, isolatorer samt rena och dopade halvledare. Egenledning och störledning.
Laboration: Strukturbestämning med röntgen. Laborationen går ut på att bestråla ett "okänt" ämne med röntgen och sedan utifrån uppmätta diffraktionsvinklar bestämma såväl atomär ordning som atomavstånd.
Organisation
Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, räknestugor och laborationer.
Litteratur
Serway & Jewett; PHYSICS for Scientists and Engineers with Modern Physics, 6th edition, (2004).
H P Myers; Electrical Conduction in Metals and Semiconductors, kompendium, Göteborg (1995).
Examination
Kursen avslutas med en skriftlig tentamen, bestående av beräkningsuppgifter och ibland någon beskrivande uppgift. I kursen ingår en dugga (frivillig). Slutbetyg erhålles då såväl tentamen som laborationskurs godkänts.