Fizika 3

Fizika 3

Tárgykód	TE11MX01
Általános infók
Szak	villany MSc
Kredit	4
Ajánlott félév	1
Tanszék	Fizika Tanszék
Követelmények
NagyZH	2 db
Vizsga	írásbeli
Elérhetőségek
Tantárgyi adatlap
Tárgyhonlap

Jegyzetek

• Videóanyagok az előadásokról:
  • Orosz László 2012. tavasz ideiglenes előadásvideók, lejátszási lista
• Kugler Sándor előadások 2012 tavasz
  • 1-2 3-4 5 6 7 8-10 11-12
• 2009. 1-8. előadás kézzel jegyzetelt anyaga (Sas Peti)
• Perturbációszámítás Andaitól
• Mizsei János Napelemek c. jegyzetéből néhány oldal (energiaszintek, Fermi-Dirac eloszlás, kristályszerkezet, sávdiagramok, stb.)
• Gyakorlófeladatok
• Fizika körülöttünk e-learning jegyzet mérnököknek
  • Kvantummechanika
  • Szilárdtestfizika
• sp hibridpályákról animáció
• Általános kémia, többelektronos rendszerekhez kis segítség, ha kell másik szemszög. Ábrák, magyarázatok.
• Kvantummechanikai interaktív animáció gyűjtemény
• Kitekintés: Nagy Gergely cikke kvantummechanikai kísérletekről

Orosz féle jegyzetek

Kézzel írt előadásvázlat és munkafüzet:

• Bevezetés és tartalom
• Kvantummechanika munkafüzet (A 11. oldal helyén a Szilárdtestfizika 11. oldala van)
• Szilárdtestfizika munkafüzet
• Kiegészítő füzet (A perturbáció számítás alapjai, Az elektronspin Pauli-féle elmélete, Kételektronos rendszerek)
• Kiegészítő füzet nyomtatáshoz (Kiegészítő füzet - rajzok, levezetések - nyomtatásban jobban látszó verzió. Itt-ott tűntek el halvány piros jelölések, de tanulható.

Ezekhez tartozó jegyzetek: (A munkafüzetekhez Orosz által írt magyarázatok)

• Bevezetés és tartalom
• Kvantummechanika
• Szilárdtestfizika
• Kiegészítő füzethez jegyzet

• A munkafüzet és a kiadott gépelt jegyzet egybeszerkesztve. Nyomtatás után a bal oldalon a munkafüzet egy oldala szerepel, jobb oldalon pedig a hozzá tartozó jegyzet.

ZH

• 2009. tavasz 1.zh -- megoldása
• 2010. tavasz 2.zh

• A 2010. november 11-i zh Orosz László Tanár Úr által nov. 10-én megadott témakörei:
  1. Az első három gyakorlat anyaga.
  2. Jegyzet: Kvantummechanika 3.-51. oldal, kivéve 28,29,30,31,32 oldalak (alagúteffektus számolások)
  3. Kérdések : 1.-68. oldal, kivéve 1,2,3 és 43,44,45,46,47 oldalak

• 2011. tavasz 1.zh
• 2011. tavasz 2.zh
  • 2011 tavaszán 40% súllyal számított bele a vizsgajegybe a ZH jegy, ami rosszul sikerült ZH-k után gyakorlatilag lehetetlenné tette a 3-asnál jobb jegy megszerzését. Ha valaki jó jegyet akar, akkor év közben is vegye igencsak komolyan ezt a fincsi kis tárgyat.

• 2012. tavasz - órán írt kísérleti zh - Kugler Sándor 1.zh
  1. Lehetséges-e kvantumszámok alábbi kombinációja: (3,-2,1, 1/2)
  2. Operátor fogalma
  3. Stern-Gerlock kisérlet mit bizonyít?
  4. Időfüggetlen 1 dimenziós Schrödinger-egyenlet
  5. Fotoeffektus lényege
  6. Mi az a zéruspont energia? Értéke?
  7. Mi az állapotfüggvény fizikai jelentése?
  8. Mi a de Broglie elmélet? Képlet!
  9. Mi a Bohr-modell legfőbb hibája?
  10. Milyen tulajdonságú függvényekre hatnak az operátorok?
  11. Mivel kapcsolatos a Dulong-Petit név?
  12. Boltzmann-faktor, melyik betű mit jelent?
  13. Milyen értékeket vehetnek fel a kvantumszámok 2p állapotban?
  14. Hogyan függ a potenciálgödörben lévő részecske energiája a kvantumszámtól?
  15. Helyre és impulzusra vonatkozó Heisenberg-féle felcserélési törvény. Melyik betű mit jelent?

• 2012. tavasz - minta zh - Mihály György 2.zh
  1. Adja meg a Winer-Seitz cella definícióját!
  2. Adja meg a reciprok rács definícióját!
  3. Rajzolja fel egy köbös rácsban az (1, 0, 2) Miller-index-szel jellemzett kristálysíkot!
  4. Milyen információt hordoz a Debey-Scherrer módszerrel felvett diffrakciós kép?
  5. Rajzolja fel az egydimenziós atomlánc w(q) diszperziós relációját!
  6. Milyen impulzus tartozik egy k hullámhosszal jellemzett fononhoz?
  7. Ábrázolja a szabad elektronok diszperziós relációját redukált zóna-képben!
  8. Adja meg a szoros kötésű közelítés kiinduló feltevéseit!
  9. Rajzolja fel a Fermi-felületet 2 dimenziós négyzetrácsra szoros kötésű közelítésben a sáv alján, közepén és tetején!
  10. Milyen anyagi paramétertől függ a Schottky-gát vastagsága?

• 2012. tavasz
  • az eddigiektől eltérően nem voltak számolós feladatok
  • 10 darab mondatkiegészítős feladat = közös rész a másik kurzussal
  • 15 darab (elvileg) az ellenőrzőkérdések közül, ahol volt bőven operátorosdi, levezetősdi

Vizsgakérdések

Orosz által kiadott kérdéssorok

Egyszerű számítási példaként is jelentkezhetnek.

• Orosz tanárúr honlapjáról az ellenőrző kérdések
  • (Ezekből vannak a minimumkérdések is, de azok itt nincsenek megjelölve.)

• Plusz kérdések Orosztól (2009. tavasz)
• Kiegészítő anyaghoz kérdések (Laser, perturbáció, stb.) - (2011.01.06)

Kérdés kidolgozások

• Kvantummechanika kidolgozás 2009 (SaPI)
• Szilárdtestfizika kidolgozás 2009 (SaPI)
  • 23. kérdésnél az effektív tömeg reciproka van megadva a végén - mint ahogy az a 21. kérdésnél látszik
  • 24. kérdésnél szerintem nem a szabad elektronállapotokra felírt görbéket kérdezni, hanem a bloch állapotok szerintit, tehát a 16. oldal tetején a jobb oldali ábrákat (Chris)
• 34. tételig kidolgozás 2009
• minimumkérdések kidolgozása 2009

Nem tanácsos a vizsgára kizárólag ezekből a kérdéskidolgozásokból készülni, mert ezek alapján nem lehet megérteni az anyagot, anélkül pedig lehetetlen megtanulni. Ezen kívül mindegyik kidolgozásban (régi és újak) sok hibát találtam, tehát csak óvatosan. Készülés közben inkább olvasd el a kérdést és próbálj meg magadtól válaszolni rá, ha meg még nem megy, akkor a hivatalos anyagban nézz utána. -- Máté - 2011.06.10.

Vizsga

2009. 05. 28.

• 10 db minimálkérdés volt az ellenőrző kérdésekből, ezek 3 pontot érnek, és 6 db 5 pontos egyéni feladat volt, szintén az ellenőrző kérdésekből. A minimálkérdésekből 15 pontot minimum el kell érni.
• A minimálkérdések sorszámai: 10, 21 (feladat formájában, adott energiájú és tömegű részecskének kiszámolni a deBroglie hullámhosszát), 39 (degeneráltság definíciója), 55, a hely és impulzus közti határozatlansági reláció értelmezése és fizikai tartalma, Szilárdtestfizika: 3, 13, 23, 61
• + Egy elektron állapotfüggvénye az x<0 tartományban : fí0. Az x>0 tartományban: pszí=(exp(j*0.6*pi)/gyök(2))*exp(-2*x). Határozza meg, hogy mekkora valószínűséggel tartózkodik az elektron az x>0 tartományban! Megjegyzés: A helyes megoldás a következő: x>0 esetén integrálni a kifejezés négyzetét (pszí^2) x=0-tól végtelenig.
  • mármint pszí * pszí konjugáltat. lacci
• Volt egy olyan feladat is, amelyben az elektronszerkezetet ábrázoló blokkdiagramban pöttyökkel be voltak jelölve az egyes pályaállapotokban (a blokkdiagram négyzeteiben) található elektronok, kb. 4 db. Ez alapján kellett kiszámolni a termodinamikai valószínűséget. (Az én sejtésem az, hogy ezt kombinatorikai ismeretekkel kellett volna megoldani.)
  • a termodinamikai valószínűségnél benne van a jegyzetben, a W értékét kérdezték (produktum d alatt n az összes szintre) lacci
• Egyéni feladatok: Ismertesse a rezonáns alagúteffektust!, 62, 73 (itt vektorábra is), 88, Szilárdtestfizika: 16 feladat formájában: Rajzolja be a Fermi-szintnek megfelelő Brillouin-zóna határait a megadott ábrába, (amin voltak atomok, négyzet, benne rombusz...) a megadott energia diagram alapán (ez pedig E1...E5 görbe alakú energiafüggvényeket ábrázolt...) Ebből a feladatból ennyire emlékszem, aki többre, javítsa!
  • igazából 2D sávátfedéses sávábrát kellett rajzolni. (hasonlóan ahhoz, ami a jegyzetben volt, meg amit pótlási héten vettünk) lacci
• Tanulság: A szilárdtestfizika kb. 30-40%-ban van benne a tananyagban, de annak nagy része a szilárdtestfizika anyag elejéből (kb. szilárdtestfizika 25. kérdésig). A szilárdtestfizika anyag többi részéből 1-2 kérdés van.

2009. 06. 11.

1. Ismertesse azt a kísérletet, amely megmutatja, hogy a fotonnak jól meghatározott impulzusa van! - Compton - effektus (13. kérdés)
2. Hidrogén atom elektronjának energiája: -3,4eV. Mennyi az elektron de-Broglie hullámhossza?
3. Adott Pszi(x) állapotfüggvény az [-a;a] tartományon: j*x/10. Mekkora valószínűséggel található meg az elektron ebben a tartományban?
4. Egy oszcillátor második energiaszintje: 6eV. Mennyi az alapállapoti energiája?
5. Mutassa meg, hogy egy önadjungált operátornak a sajátértékei valósak!
6. Hidrogén atom főkvantumszáma: n=3. Mutassa be az állapotait, a többi kvantumszám lehetséges értékeit, és azoknak a fizikai mennyiségeknek az értékeit, amelyek stabilak!
7. Adja meg az elektronok energia szerinti eloszlásfüggvényét szabad elektrongáz esetén. (117. kérdés) Definiálja a Fermi-szintet T=0K-re!
8. Írja fel az elektron Bloch állapotát megadó hullámfüggvényt!
9. Rajzolja fel egy p-n átmenet sávszerkezetét megadó ábrát. Értelmezze a fellépőfizikai jelenséget! (64. kérdés)
10. Parabolikus sávszél esetén hogyan használható az effektív tömeg fogalma a vezetési sávban lévő elektronok dinamikájának leírására szolgáló egyszerű modellalkotás esetén? (1 dimenziós modell). (25. kérdés)

Nagykérdések

1. 44. Ismertesse a hideg-emisszió (téremisszió) jelenségét!
2. 47. Sorolja fel a kvantummechanika posztulátumait!
3. 66. Adja meg két dinamikai változó között fennálló ún. határozatlansági relációt. Értelmezze ennek fizikai tartalmát!
4. H atomnak adott két energiaszintje: A=-13,6eV; B=-1,51eV. Változnak ezek az értékek, és hogyan, ha B nagyságú mágneses térbe kerül az atom? (89. Adja meg egy B mágneses térbe helyezett H atom energiaszintjeit.)
5. X (khi) spin-pálya állapot? Ha Sz= h_vonás/2 és a valószínűsége: 1/4 illetve ha Sz= -h_vonás/2 és a valószínűsége: 3/4.
6. Rajzoljon egy olyan sávszerkezet ábrát, ahol sávátfedés van!

2010. tavasz

• Összegyűjtött vizsgakérdések

2010. ősz

• 2010. 01. 12.

2011. 01. 13. -- megoldásokkal együtt

1. Mekkora annak a fotonnak a hullámhossza, amely képes ionizálni a H atomot?
2. Ha egy 1 eV energiájú foton ütközik egy szabad állapotban lévő elektronnal, akkor maximum mennyi energiát adhat át neki?
3. Egy harmonikus lin oszc. csak 2eV értékű értékű energiaadagokat vehet fel, meg kellett adni a 5 eV értékhez tartozó állapot matematikai alakját.
4. Definiálni kellet volna a valószínűségi áramsűrűséget...
5. Hogy értelmezzük a kvantummechanikai mérés átlagértékét?
6. Larmor körfrekvencia és ciklotron körfreki képlete kellett
7. KM 45. Transzmissziós tényező grafikonja
8. Kiválasztási szabályok általános formulája
9. Állapotsűrűség függvény felrajzolása és T=0, T>0 esetén a betöltötséget is ábrázolni kell a grafikonon
10. Pauli mátrixok?

Nagykérdések

1. A kvantummechanika axiómái
2. kszi(1)antiszimmetrikus és kszi(1)szimmetrikus dolog volt, de pontosat nem tudok
3. energiaszintek perturbációszámítás szerinti elsőrendű közelítése kétszeresen degenerált esetben
4. Kicserélődési energia matematikai alakja
5. Bloch állapotokat kellett felírni...
6. Lazító és kötő molekula pályák szilíciumkristály esetén LCAO közelítésben

2011. 01. 19.

1. Adott volt az e- de-Broglie hullámhossza 1.22nm 5. pályán keringett.Kérdés Mekkora a távolsága a magtól (sugara)?
2. Adja meg az energiaszintek perturbáció számítás szerinti elsőrendű közelítését degenerált állapotok esetén!
3. Adja meg az x Sˆ , y Sˆ és z Sˆ spinmátrixok Pauli-féle alakját!
4. Adja meg a szabadelektrongáz fajhőjét és magyarázatát!
5. Írja fel a H2 molekula időfüggetlen Schrödinger egyenletét!
6. Adott volt a lin harmonikus oszcillátor alapállapoti energiéja 1 eV meg egy hullámfüggvény (általános képlet) a mért érték 2 ev kérdés az volt mekkora valószínűséggel mérünk 3 eV-ot
7. Adja meg az ún. rezonancia görbét kétállapotú rendszer időfüggő perturbációja esetén!
8. Bloch tétel és fizikai tartalma
9. Be kellett bizonyitani hogy px operátor lineáris
10. Meg volt adva egy állapotfüggvény, mikor reguláris?

Nagykérdések

1. Adott volt a potenciál doboz benne 6 buborék ami az állapot sűrűságet ábrázolta. Az alapállapoti energia E1 1,5 eV az ábra alapján meg kellett adni az állapot energiáját.
2. Idő és enerdia közt fennálló határozatlansági reláció.
3. Adja meg az ún. „kicserélődési energia” matematikai alakját a Hidrogén molekula ion esetén!
4. Adja meg a He atom első gerjesztett állapotának az energiáját (elsőrendű perturbáció számításban) spin-pálya kölcsönhatás elhanyagolása esetén.
5. Hideg emisszió tér emisszió jelenségét kellett leirni.
6. Eloszlásfüggvényt kellett megadni bozonok esetében fotongáznál!

Tanácsok

• Hogyan érdemes nekiindulni a tárgynak, miből lehet tanulni? (plusz néhány nem egyértelmű kérdés megtárgyalása..) 2010.
• Tanácsok az első zhra, 2011. évi tapasztalatok