Festkörperphysik. Material design

Сентябрь 13, 2022

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Festkörperphysik. Material design

Содержание

2. Material design Materialeigenschaften Elektrische Eigenschaften Optische Eigenschaften Magnetische Eigenschaften Thermische Eigenschaften Mechanische Eigenschaften Elektronenstruktur von Werkstoffen
3. Anwendungen Elektrischer Widerstand, Halbleiterelemente (Diode, Transistor) Spiegel, Linsen, Photoelemente (Dioden, Transistoren), Solarzellen Drehstromgeneratoren, Motoren, Transformatoren, Lautsprecher,
4. Klassische Theorie Phänomenologische Beschreibung der physikalischen Erscheinungen Experimentelle Beobachtung Kontinuum-Theorie (makroskopische Eigenschaften, experimentelle Daten) Festkörperphysik: Mikroskopische
5. Mißlingen der klassischen Physik Proton, +e Elektron, -e r F F v Proton, +e Elektron, -e
6. Gliederung der Vorlesung
7. Prof. Peter Grünberg Institut für Festkörperforschung Forschungszentrum Jülich Nobelpreis für Physik (09.10.2007) Entdeckung des GMR-Effektes Epitaxial
8. Grundgleichungen Newton-Gesetz Impuls Kinetische Energie Lichtgeschwindigkeit Einstein-Formel
9. Dualität der Elektronen Wellen − Teilchen Thomson-Versuch (Elektron im elektrischen Feld): e und m Elektronenbeugung Charakteristische
10. Wichtige Konstanten Avogadro-Konstante NA= 6.02217(4)×1023 mol-1 Boltzmann-Konstante kB = 1.38062(6)×10-23 JK-1 Plancksche Konstante h = 6.62620(5)×10-34
11. Übergang Wellen − Teilchen Klassische Physik - zwei Extreme Welle Teilchen m, Q, v, x
12. Übergang Wellen − Teilchen Zwei Wellen -- Wellenpakete
13. Übergang Wellen − Teilchen klassische Welle klassisches Teilchen QM Materiewelle Position Frequenz- Spektrum Fourier-Transformation des Signals
14. Die Unschärferelation Heisenberg-Prinzip Wellenpaket Frequenz-Spektrum
15. Phasengeschwindigkeit einer Welle Gruppengeschwindigkeit eines Wellenpaketes k … Wellenvektor Phasengeschwindigkeit kann keine Information übertragen
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Слайд 2

Material design
Materialeigenschaften
Elektrische Eigenschaften
Optische Eigenschaften
Magnetische Eigenschaften
Thermische Eigenschaften
Mechanische Eigenschaften
Elektronenstruktur von Werkstoffen
Energiebänder
Brillouin-Zonen
Fermi-Energie und -Fläche
Reziprokes

Gitter
Direktes Gitter (Kristallgitter)

Слайд 3

Anwendungen
Elektrischer Widerstand, Halbleiterelemente (Diode, Transistor)
Spiegel, Linsen, Photoelemente (Dioden, Transistoren), Solarzellen
Drehstromgeneratoren, Motoren,

Transformatoren, Lautsprecher, magnetische Speicherung, Leseköpfe für magnetische Festplatten (GMR Effekt)
Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, Heizkörper, Schutzschichten

Слайд 4

Klassische Theorie
Phänomenologische Beschreibung der physikalischen Erscheinungen
Experimentelle Beobachtung
Kontinuum-Theorie (makroskopische Eigenschaften, experimentelle Daten)
Festkörperphysik:

Mikroskopische Theorie für Beschreibung der Materialeigenschaften

Слайд 5

Mißlingen der klassischen Physik
Proton, +e
Elektron, -e
r
F
F
v
Proton, +e
Elektron, -e
Die Kräfte sind im

Gleichgewicht

Das System strahlt Energie aus

Kollaps in 10-16 s

Слайд 6

Gliederung der Vorlesung

Слайд 7

Prof. Peter Grünberg
Institut für Festkörperforschung
Forschungszentrum Jülich
Nobelpreis für Physik (09.10.2007)
Entdeckung des GMR-Effektes
Epitaxial

Fe/Ag/Fe/Cr/Fe(001) layer sequence grown on a Ag(001)-buffered GaAs(001) wafer and photograph of the final structure.

Слайд 8

Grundgleichungen
Newton-Gesetz
Impuls
Kinetische Energie
Lichtgeschwindigkeit
Einstein-Formel

Слайд 9

Dualität der Elektronen Wellen − Teilchen
Thomson-Versuch (Elektron im elektrischen Feld): e und

m
Elektronenbeugung
Charakteristische Spektrallinien
Photoeffekt
Wärmestrahlung

De Broglie-Wellen

Слайд 10

Wichtige Konstanten
Avogadro-Konstante NA= 6.02217(4)×1023 mol-1
Boltzmann-Konstante kB = 1.38062(6)×10-23 JK-1
Plancksche Konstante h = 6.62620(5)×10-34 Js
ħ

= h/2π = 1.0546×10-34 Js
Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c = 2.997925(1)×108 ms-1
Ruhmasse des Elektrons me = 9.10956(5)×10-31 kg
Ruheenergie des Elektrons mec2 = 0.51100 MeV
Ruhmasse des Neutrons mn = 1.67482×10-27 kg
Ruhmasse des Protons mp = 1.67261(1)×10-27 kg
Atomare Masseneinheit m(12C)/12 = 1.66055×10-27 kg
Elementarladung e = 1.602192(7)×10-19 C
Influenzkonstante ε0 = 8.8542×10-12 AsV-1m-1
Induktionskonstante μ0 = 1/ε0c = 1.2566×10-6 VsA-1m-1
Bohrscher Radius r1 = 4πε0ħ2/mee2 = 0.529166×10-10 m
Bohrsches Magneton μB = μ0ħe/2me = 1.1654×10-29 Vsm

Слайд 11

Übergang Wellen − Teilchen
Klassische Physik - zwei Extreme
Welle
Teilchen
m, Q, v, x

Слайд 12

Übergang Wellen − Teilchen
Zwei Wellen -- Wellenpakete

Слайд 13

Übergang Wellen − Teilchen
klassische
Welle
klassisches
Teilchen
QM
Materiewelle
Position
Frequenz-
Spektrum
Fourier-Transformation des Signals = Frequenz-Spektrum

Слайд 14

Die Unschärferelation Heisenberg-Prinzip
Wellenpaket
Frequenz-Spektrum

Слайд 15

Festkörperphysik. Material design

Содержание

Material designMaterialeigenschaftenElektrische EigenschaftenOptische EigenschaftenMagnetische EigenschaftenThermische EigenschaftenMechanische EigenschaftenElektronenstruktur von WerkstoffenEnergiebänderBrillouin-ZonenFermi-Energie und -FlächeReziprokes

AnwendungenElektrischer Widerstand, Halbleiterelemente (Diode, Transistor)Spiegel, Linsen, Photoelemente (Dioden, Transistoren), SolarzellenDrehstromgeneratoren, Motoren,

Klassische TheoriePhänomenologische Beschreibung der physikalischen ErscheinungenExperimentelle BeobachtungKontinuum-Theorie (makroskopische Eigenschaften, experimentelle Daten)Festkörperphysik:

Mißlingen der klassischen PhysikProton, +eElektron, -erFFvProton, +eElektron, -eDie Kräfte sind im

Gliederung der Vorlesung

Prof. Peter GrünbergInstitut für FestkörperforschungForschungszentrum JülichNobelpreis für Physik (09.10.2007)Entdeckung des GMR-EffektesEpitaxial

GrundgleichungenNewton-GesetzImpuls Kinetische EnergieLichtgeschwindigkeitEinstein-Formel

Dualität der Elektronen Wellen − TeilchenThomson-Versuch (Elektron im elektrischen Feld): e und

Wichtige KonstantenAvogadro-Konstante NA= 6.02217(4)×1023 mol-1Boltzmann-Konstante kB = 1.38062(6)×10-23 JK-1Plancksche Konstante h = 6.62620(5)×10-34 Js ħ

Übergang Wellen − TeilchenKlassische Physik - zwei ExtremeWelleTeilchenm, Q, v, x

Übergang Wellen − TeilchenZwei Wellen -- Wellenpakete

Übergang Wellen − TeilchenklassischeWelleklassischesTeilchenQMMateriewellePositionFrequenz-SpektrumFourier-Transformation des Signals = Frequenz-Spektrum

Die Unschärferelation Heisenberg-PrinzipWellenpaketFrequenz-Spektrum

Phasengeschwindigkeit einer WelleGruppengeschwindigkeit eines Wellenpaketesk … WellenvektorPhasengeschwindigkeit kann keine Information übertragen

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