Detail předmětu

Fyzikální vlastnosti materiálů

FSI-TFVAk. rok: 2021/2022

Předmět navazuje na předmět Fyzika pevných látek a prohlubuje znalosti o elastických, tepelných, elektrických, optických a magnetických vlastnostech pevných látek. Pestrost fyzikálních vlastností zejména krystalů, amorfních látek a skel je ukázána na řadě konkrétních materiálů důležitých pro aplikace. Jsou uvedeny moderní struktury jako nízkorozměrné heterostruktury, nanostrukturní metamateriály, vysokoteplotní supravodiče či grafén a jsou vyloženy jejich neobvyklé vlastnosti. Pro snadnější pochopení problematiky studovaných objektů se volí jednoduché fyzikální modely umožňující výpočty některých základních parametrů a charakteristik pevných látek.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. Petr Dub, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Absolvent kursu získá schopnost orientovat se v problematice fyzikálních vlastností materiálů.

Prerekvizity

Znalosti z oblasti fyziky pevných látek.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast ve cvičení.
Zkouška je písemná a ústní.

Učební cíle

Kurz seznamuje studenty se základními směry vývoje moderní fyziky tak, aby byli schopni porozumět makroskopickým principům používaným v oblasti moderních materiálových technologií.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast ve cvičení dle rozvrhu je kontrolována vyučujícím. Způsob náhrady zmeškané výuky stanoví vyučující.

Základní literatura

A. M. FOX: Optical properties of solids. Oxford University Press 2002. (EN)
Humlíček J.: Optické vlastnosti pevných látek, skriptum MU Brno (CS)
CH. KITTEL: Úvod do fyziky pevných látek. Academia, Praha 1985. (CS)
J. SINGLETON: Band theory and electronic properties of solids. Oxford University Press 2004. (EN)
S. J. BLUNDELL: Magnetism in condensed matter. Oxford University Press 2001. (EN)

Doporučená literatura

A. M. FOX: Optical properties of solids. Oxford University Press 2002. (EN)
CH. KITTEL: Úvod do fyziky pevných látek. Academia, Praha 1985. (CS)
J. SINGLETON: Band theory and electronic properties of solids. Oxford University Press 2004. (EN)
O. CAHA: Příklady a úlohy k předmětu Fyzikální vlastnosti materiálů. Elektronický studijní materiál, Brno 2014. (CS)
S. J. BLUNDELL: Magnetism in condensed matter. Oxford University Press 2001. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-FIN-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.

Osnova

I. Vazba v pevných látkách, elastické a tepelné vlastnosti materiálů. Typy vazeb, kohezní energie, izotropní a neizotropní elastické vlastnosti, tepelné vlastnosti, fázové přechody.
II. Elektrické vlastnosti materiálů. Elektrická vodivost kovů a polovodičů, amorfní polovodiče, polymery, izolátory, polarizovatelnost, feroelektrika a piezoelektrika.
III. Optické vlastnosti materiálů. Optická odezva materiálů, rovinná vlna v materiálu, elektromagnetická vlna v materiálu a na rozhraní, Kramersovy-Kronigovy relace, absorpce mřížky, odezva volných nositelů náboje, optická odezva vázaných elektronů, propustná oblast – oblast mezi kmity mříže a elektronovou absorpcí, optická odezva v rentgenové oblasti
IV. Magnetické vlastností materiálů. Diamagnetika, paramagnetika, interakce magnetických momentů, feromagnetika, antiferomagnetika a feromagnetika, elektrická vodivost v magnetickém poli.
V. Supravodiče a grafén. Supravodivost. Materiály s lineární elektronovou disperzí.
VI. Metamateriály.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.

Osnova

Ve cvičení jsou probírány z elektronického studijního materiálu uvedeného v základní literatuře a rozvíjejí témata probíraná na přednášce.