Detail předmětu

Fyzikální vlastnosti materiálů

FSI-TFVAk. rok: 2023/2024

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. Tomáš Šikola, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Vstupní znalosti

Znalosti z oblasti fyziky pevných látek.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast ve cvičení.
Zkouška je písemná a ústní.
Účast ve cvičení dle rozvrhu je kontrolována vyučujícím. Způsob náhrady zmeškané výuky stanoví vyučující.

Učební cíle

Kurz seznamuje studenty se základními směry vývoje moderní fyziky tak, aby byli schopni porozumět makroskopickým principům používaným v oblasti moderních materiálových technologií.
Absolvent kursu získá schopnost orientovat se v problematice fyzikálních vlastností materiálů.

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

doc. Ing. Radek Kalousek, 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

doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D.

Osnova

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