480-2061/01 – Fyzika pevných látek (FPL)
Garantující katedra | Katedra fyziky | Kredity | 4 |
Garant předmětu | prof. Dr. RNDr. Jiří Luňáček | Garant verze předmětu | prof. Dr. RNDr. Jiří Luňáček |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2018/2019 | Rok zrušení | |
Určeno pro fakulty | USP, FEI, HGF | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Klasifikovat a porovnat základní typy krystalových struktur a vazeb
Porovnat a ilustrovat použití základních difrakčních metod
Charakterizovat a kategorizovat poruchy krystalové mříže
Diskutovat a interpretovat elastickou a plastickou deformaci krystalů
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Předmět patří do skupiny oborových předmětů, který navazuje na znalosti
studenta z matematiky, základního kurzu fyziky a přednášky Struktura
a vlastnosti látek. Cílem přednášky je, aby se posluchač seznámil s vybranými
fundamentálními pojmy a osvojil si základní fyzikální přístupy především ze
struktury pevných látek a vytvořil si tak dobrý fyzikální základ pro
navazující technické přednášky zvláště z kovů a nekovů. Vzhledem k cíli a
časovému zařazení není k výkladu použito matematického aparátu kvantové
mechaniky a statistiky.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Kratochvíl, P. - Lukáč, P. - Sprušil, B. : Úvod do fyziky kovů I, SNTL -
Alfa, Praha 1984
Cohen, M.L. and Louie, S.G.: Fundamentals of Condensed Matter Physics, Cambridge University Press, 2017
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Absolvování zápočtového testu, písemná a ústní zkouška.
E-learning
Žádný
Další požadavky na studenta
Písemná práce z vybrané problematiky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Krystalová struktura
Periodicita atomových uspořádání (operace symetrie, primitivní a elementární
buňka, typy mřížek), dvou a třírozměrné mřížky, indexy, jednoduché krystalové
struktury (b.c.c., f.c.c., h.c.p., NaCl, CsCl, diamant, sfalerit a wurtzit).
2. Difrakce na krystalu a reciproká mřížka
Braggova rovnice (svazky rentgenového záření, elektronů a neutronů),
experimentální difrakční metody (Laueho metoda, rotující krystal, prášková
metoda), vektory reciproké mříže, difrakční podmínky, Brillouinovy zóny a
reciproké mříže (s.c. a f.c.c.), atomový rozptylový faktor a strukturní faktor
(b.c.c., f.c.c.).
3. Krystalová vazba, iontové a kovalentní krystaly, kovové krystaly
Základní typy vazeb, krystaly inertních plynů, odpudivá interakce, rovnovážné
mřížové konstanty, kohezní energie, iontové, kovalentní a kovové krystaly, valence, atomové a iontové poloměry.
4. Základy elektronové struktury pevných látek
Pauliho vylučovací princip, valenční elektrony,
energetické hladiny atomů versus energetické pásy v krystalech,
energetickém pásy v kovech, polovodičích a izolantech – souvislosti s elektrickými vlastnostmi, příklady.
5. Tepelné vlastnosti mřížky
Tepelné kmity mřížky, specifické teplo mřížky (Einsteinova a Debyeova teorie),
tepelná roztažnost, tepelná vodivost, Fermiho energie a elektronové specifické
teplo.
6. Bodové poruchy v krystalech
Typy poruch (vakance, intersticiály, bivakance, Frenkelovy poruchy atd.),
koncentrace bodových poruch, bodové poruchy a difúze, příměsi a slitiny.
7. Dislokace
Základní typy dislokací a jejich popis (hranová a šroubová dislokace,
Burgersův vektor, pohyb dislokací a skluz, pohyb dislokací (konzervativní a
nekonzervativní pohyb), zdroje dislokací, hustota dislokací, dislokace
v důležitých krystalových strukturách (f.c.c., h.c.p., b.c.c. ), pozorování
dislokací.
8. Elastická a plastická deformace krystalů
Deformace čistých kovů (monokrystaly, slitiny), přechod elastická a plastická
deformace, křivka zpevnění (základní parametry a co je ovlivňuje), kritické
skluzové napětí, zpevnění v důležitých krystalových strukturách (f.c.c.,
h.c.p., b.c.c. ), deformace polykrystalů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky