FYSS5300 Materiaalifysiikka (8 op)

Avaa opintojakson esite Sisussa
Opinnon taso:
Syventävät opinnot
Arviointiasteikko:
0-5
Suorituskieli:
englanti
Vastuuorganisaatio:
Fysiikan laitos
Opetussuunnitelmakaudet:
2020-2021, 2021-2022, 2022-2023, 2023-2024

Kuvaus

  • Kiinteän aineen sidostyypit

  • Kidehilatyypit, amorfinen aine

  • Käänteishila, diffraktio

  • Kidevirheet

  • Elastisuusteorian alkeet, akustiset aallot

  • Fononit, eristeiden lämpöominaisuudet

  • Dielektriset materiaalit

  • Elektronitiheys ja elektroninen lämpökapasiteetti

  • Blochin teoreema, vyörakenne

  • Yksinkertaisimmat vuorovaikuttavien elektronien mallit, johteet, eristeet

  • sähkönjohtavuus

  • puolijohteet, magnetismi, suprajohtavuus 

Osaamistavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa

  • kuvailla kiinteiden aineiden tärkeimmät sidosmekanismit

  • kidehilan käsitteen, tärkeimmät hilatyypit, kidevirheet sekä eron kiteisen ja amorfisen aineen välillä

  • kuvata käänteishilan käsitteen ja käyttää sitä diffraktio-ongelmien ratkaisuissa

  • ratkaista yksinkertaisten kidehilojen fononidispersiot, kuvata fononin käsitteen sekä ymmärtää miten ne määrittelevät eristeiden ääni- ja lämpöominaisuudet

  • kertoa miten dielektriset materiaalit vaikuttavat sähkömagneettisiin aaltoihin

  • ymmärtää vapaaelektronimallin ja sen käytön elektronitiheyden ja lämpökapasiteetin laskemiseksi

  • kuvata Blochin teoreeman ja selittää kuinka sen johtaa vyörakenteen käsitteeseen

  • kuvailla melkein vapaan elektronin ja tiivisti-sidottujen elektronien mallit ja selittää miten jotkut materiaalit ovat johteita ja toiset eristeitä

  • tietää aukon ja efektiivisen massan käsitteet ja mistä sähkönjohtavuus syntyy

  • kuvata perusperiaatteet puolijohteista, magnetismista ja suprajohtuvuudesta

  • ratkaista yksinkertaisia laskutehtäviä materiaalifysiikan keskeiseen aihepiiriin liittyen 

Esitietojen kuvaus

  • FYSA2031-FYSA2032 Kvanttimekaniikka, osat A&B tai vastaava

  • FYSA2041-FYSA2042 Statistinen fysiikka, osat A&B tai vastaava 

Oppimateriaalit

Lecture notes 

Kirjallisuus

  • S. Elliott: The physics and chemistry of solids, Wiley 1998, ISBN-13 978-0-471-98195-4.
  • C. Kittel: Introduction to Solid State Physics 8th Edition, Wiley 2005, ISBN-13: 978-0471415268.
  • H. Ibach and H. Luth: Solid-State Physics: An Introduction to Principles of Materials Science, Springer 2009, ISBN 978-3-540-93804-0.

Suoritustavat

Tapa 1

Arviointiperusteet:
Kokonaispistemäärä arvioinnin kohteista. Opettaja päättää arvioinninkohteiden osuudet opintojakson kokonaispisteistä (esim. 40 % laskuharjoitukset, 30 % välikoe 1, 30% välikoe 2).
Opetusajankohta:
Periodi 3, Periodi 4
Valitaan kaikki merkityt osat

Tapa 2

Kuvaus:
Tämä suoritustapa on tarkoitettu opiskelijoille, joille suoritustapa 1 ei erityisistä syistä ole mahdollinen (esim. opetuskieli, asuminen muualla, suositus yksilöllisistä opintojärjestelyistä). Suoritustavasta on otettava yhteyttä opettajaan ennen kurssille ilmoittautumista.
Arviointiperusteet:
Kokonaispistemäärä arvioinnin kohteista. Opettaja päättää arvioinninkohteiden osuudet opintojakson kokonaispisteistä (esim. 40 % laskuharjoitukset, 30 % välikoe 1, 30% välikoe 2).
Valitaan kaikki merkityt osat
Suoritustapojen osat
x

Osallistuminen opetukseen (8 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
Kokonaispistemäärä arvioinnin kohteista. Opettaja päättää arvioinninkohteiden osuudet opintojakson kokonaispisteistä (esim. 40 % laskuharjoitukset, 30 % välikoe 1, 30% välikoe 2).
Suorituskieli:
englanti
Työskentelytavat:

Luennot, harjoitustehtävät, kaksi välikoetta. 

Opetus

x

Itsenäinen työskentely (8 op)

Tyyppi:
Itsenäinen työskentely
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
Kokonaispistemäärä arvioinninkohteista. Opettaja päättää arvioinninkohteiden osuudet opintojakson kokonaispisteistä (esim. 40 % laskuharjoitukset, 30 % projektityö, 30 % tentti).
Suorituskieli:
englanti
Työskentelytavat:
Harjoitustehtävät, projektityö ja arviointikeskustelu.   

Opetus