Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Fizika 3 - Modern fizika villamosmérnököknek

    A tantárgy angol neve: Physics 3 - Modern Physics for Electrical Engineers

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. január 9.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar     		MSc villamosmérnöki
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    TE15MX81   3/1/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Szunyogh László,
    A tantárgy tanszéki weboldala https://physics.bme.hu/BMETE15MX81_kov
    4. A tantárgy előadója
    Dr. Asbóth János, egyetemi docens, Elméleti Fizika Tanszék 
    Dr. Varga Imre, egyetemi docens, Elméleti Fizika Tanszék
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Klasszikus fizika, lineáris algebra, elemi analízis, differenciálegyenletek alapjai
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMETE11MX01" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMETE11MX01", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
    VAGY
    TárgyEredmény( "BMETE11MX33" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMETE11MX33", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    7. A tantárgy célkitűzése
    A tantárgy a modern fizika azon fejezeteibe nyújt bevezetést, amelyek fontosak a haladó mérnöki tanulmányok szempontjából. Fontos cél, hogy a hallgatók alkalmazni tudják a modern fizika módszereit, eszközeit a felmerülő szakmai problémák megoldása során. 
    A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatótól elvárható, hogy 
    – értse, és konkrét feladatokban, példákon alkalmazni tudja a tanult fogalmakat, ismereteket, 
    – a gyakorlatban felmerülő helyzetekben ismerje fel a tanult módszerek alkalmazási lehetőségeit, 
    – legyen képes a szakirodalomra támaszkodva önállóan bővíteni a kapcsolatos ismereteit. 
    8. A tantárgy részletes tematikája
    A kvantummechanika gyökerei: fényhullámok, elektronhullámok, Schrödinger-egyenlet. A Schrödinger-egyenlet megoldása egyszerű esetekre. Az elektron spinje. 
     
    Szilárd testek fajhője, Einstein-modell. Vezetési jelenségek klasszikus Drude-modellje: elektromos vezetőképesség, Hall-ellenállás. 
     
    Sokrészecske-rendszerek, bozonok és fermionok, Pauli-féle kizárási elv, betöltési reprezentáció. Kvantumstatisztikák. 
     
    Elektrongáz zérus hőmérsékleten, Fermi-energia, alacsony hőmérsékletű elektrongáz, Sommerfeld-sorfejtés. A szabad elektrongáz paramágnessége. A paramágneses szuszceptibilitás, a ferromágnesség átlagtérelmélete.
     
    Szilárdtestek osztályozása kötéstípusok szerint. Molekuláris kristályok, van der Waals-kötés, hidrogénhíd-kötés. Ionos kristályok, Madelung-energia. Fémes és kovalens kristályok. Kovalens kötés, kötő és lazító állapotok. 
     
    Kristályszerkezet, rácstípusok. Reciprokrács, Brillouin-zóna. A szerkezet meghatározása: röntgen-, elektron- és neutrondiffrakció, Laue- és Bragg-feltétel. 
     
    Elektronok kristályrácson: Bloch-tétel, közel szabad elektron modell, szoros kötésű közelítés. Sávszerkezet: fémek és szigetelők. Állapotsűrűség, Fermi-felület. 
     
    Félvezetők: vegyértéksáv, vezetési sáv, tiltott sáv, elektron-lyuk párok, gerjesztések, rekombinációk. Félvezetők alkalmazásai: dióda, tranzisztor. 
     
    Szupravezetés. Meissner-effektus, első- és másodfajú, magas hőmérsékletű szupravezetők, vortexek, Cooper-párok, Josephson-jelenség, SQUID. Bose-Einstein kondenzátum, szupravezető kábel, MAGLEV vonatok. 
     
    Kvantumszámítás, kvantumszámítógépek, kvantumos logikai áramkörök. Fizikai megvalósítások. Kvantumbiten alapuló titkosítás (BB84). Kvantumos összefonódás, Bell-egyenlőtlenség.
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy anyaga előadásokon és gyakorlatokon kerül ismertetésre.
    10. Követelmények

    Szorgalmi időszakban: Két zárthelyi sikeres teljesítése. Az aláírás megszerzésének feltétele a zárthelyi dolgozatok teljesítése egyenként legalább 40%-ra. A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte. A zárthelyi dolgozatok alapján megajánlott jegy kapható.

    Vizsgaidőszakban: Írásbeli vizsga 

    11. Pótlási lehetőségek
    - mindenki legfeljebb egy zárthelyit pótolhat 
    - két pótzárthelyit tartunk a szorgalmi időszakban, de minden hallgató legfeljebb az egyiken vehet részt (akinek két sikertelen zh-ja van, nem kaphat aláírást) 
    - egy további pót-pótzárthelyit tartunk a pótlási héten (két feladatsorral, amelyiken mindenki a pótlandó (egy) zárthelyijét pótolhatja). 
    12. Konzultációs lehetőségek Vizsgák előtt a hallgatókkal egyeztetve.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom A tanszéki honlapról elérhető elektronikus jegyzetek.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra17
    Felkészülés zárthelyire33
    Házi feladat elkészítése0
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
    Vizsgafelkészülés44
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
    Dr. Szunyogh László, egyetemi tanár, Elméleti Fizika Tanszék 
    Dr. Asbóth János, egyetemi docens, Elméleti Fizika Tanszék
    Dr. Varga Imre, egyetemi docens, Elméleti Fizika Tanszék