Kursplan för Fysik 2

Kursplan fastställd 2022-02-02 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnPhysics 2
  • KurskodFFY144
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKELT
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • InstitutionFYSIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 50132
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0119 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		0 hp6 hp0 hp0 hp0 hp0 hp
  • 13 Jan 2024 fm J
  • 03 Apr 2024 em J
  • 27 Aug 2024 em J
0219 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG		0 hp1,5 hp0 hp0 hp0 hp0 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för grundnivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Samma behörighet som det kursägande programmet.
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Fysik 1 (TIF380) eller Fysik (FFY401)

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)

  • redogöra för de kubiska kristallstrukturerna, samt begreppen gittervektorer och bas
  • beräkna Millerindex för atomplan och känna till hur dessa är relaterade till reciproka gittervektorer
  • förklara och ge exempel på de tre olika vanliga typerna av kristallbindningar; jonbindning, kovalent binding samt metallbindning
  • beräkna spektrat av gittervibrationer (fononer) för enkla kristaller och förstå dess samband med värmekapacitet och värmeldning  
  • bestämma kubiska kristallstrukturer med hjälp av röntgendiffraktion
  • bestämma struktur och gitterkonstant mha Braggs lag och med mha diffraktionsvillkoret i termer av reciproka gittervektorer och utsläckning i termer av en strukturfaktor
  • redogöra för innebörden av begreppen elektrontäthet, tillståndstäthet, Fermi-Diracs fördelningsfunktion och Fermienergi och kunna räkna på de allmängiltiga sambanden mellan dessa
  • redogöra för frielektronmodellen
  • räkna på Ohms lag och ledningsförmåga mha Drudemodellen, samt sambandet med mobilitet
  • beskriva det reciproka gittret för kubiska kristaller samt redogöra för begreppen Brillouinzoner och Braggplan
  • redogöra för hur en periodisk potential ger upphov till energiband och energigap och hur elektronfördelningen i banden avgör om ett ämne blir ledare eller isolator/halvledare
  • redogöra för innebörden av begreppen effektiv massa, massverkans lag, elektroner, hål, n och p- dopning, intrinsiskt och extrinsiskt uppförande för dopad halvledare
  • beräkna elektron och håltätheter, kemiska potentialens läge och elektriska ledningsförmågan i ett givet halvledarmaterial med känd dopning och temperatur
  • redogöra för Halleffekten och använda denna för att bestämma elektron- eller håltäthet
  • beräkna bandgapets storlek för en halvledare givet optiska transmissionsdata och/eller konduktivitetens temperaturberoende
  • lösa enklare värmelednings och värmeutvidgningsproblem
  • redogöra för termodynamikens viktiga huvudsatser, samt begreppen värme och tryck-volym arbete
  • behandla idealiserade termodynamiska processer och beräkna verkningsgrader för enkla kretsprocesser

Innehåll

Fasta tillståndets fysik. Översikt vad beträffar materialtyper, kristallstrukturer och typ av bindningar. Bestämning av kristallstrukturer genom röntgen och elektrondiffraktion. Gittervibrationer/fononer. Elektrongasen, Fermi-Diracs fördelningsfunktion, tillståndstätheter, frielektronmodellen, nästan-frielektronmodellen, Brillouinzoner och energiband. Konduktivitet med hjälp av Drudemodellen i metaller och halvledare. Beräkningar av elektron- och håltätheter i rena och dopade halvledare.

Laborationer: 1. Strukturbestämning med röntgen. 2. Halvledare: mätning av temperaturberoende av resistivitet, Halleffekt. 3. Varmluftsmotor, Stirlingcykel

Termodynamik. Värmeutvidgning, värmetransport, värmeledningsekvationen. Första och andra huvudsatsen. Värmetekniska exempel. Maxwell-Boltzmanns fördelningsfunktion.

Organisation

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, räknestugor och laborationer.

Litteratur

Philip Hofmann; Solid State Physics, Wiley-VCH, 1sta eller 2dra upplagan. 

Serway & Jewett; Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Cengage Learning Inc., 7e, 8e, eller 9e upplagan.

Steven H. Simon; The Oxford Solid State Basics, Oxford University Press.

Examination inklusive obligatoriska moment

Kursen avslutas med en skriftlig tentamen, bestående av beräkningsuppgifter och ibland någon beskrivande uppgift. I kursen ingår en  bonusgrundande dugga (frivillig), samt dito räkneuppgifter. Slutbetyg erhålles då såväl tentamen som laborationskurs godkänts.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.