Topic outline

  • Aikataulu ja opetusmateriaali

    • Kurssi kattaa Simonin kirjan luvut 1-16.

    • File icon
      QM-häiriöteorian perusteita (D.J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, ss. 249-266) File PDF
    • File icon
      Blochin teoreemasta ja NFE-mallista (Ibach & Luth, Solid-State Physics, ss. 105-112) File PDF
    • Viikko 1 (tiistai 16.4.)

      Ensimmäisellä viikolla perehdymme kiinteiden aineiden ominaislämpöä kuvaaviin malleihin (Boltzmann, Einstein ja Debye) sekä Druden klassisen elektronikaasumallin mukaiseen yksinkertaiseen lähestymistapaan kuvata kiinteiden materiaalien sähkön- ja lämmönjohtavuutta. [Simon 1,2,3]

    • File icon
      Viikko 1: ominaislämpö ja Druden malli File PDF
      Students must
      Mark as done
    • File icon
      Viikon 1 luentodiat (syksyn 2018 luennoilta) File PDF
      Students must
      Mark as done
    • Steve H. Simonin luennot 1-3
    • Viikko 2 (torstai 25.4.)

      Druden klassisesta mallista etenemme Sommerfeldin kvanttimekaaniseen vapaiden elektronien teoriaan. Lisäksi käsittelemme sidosten muodostumista atomien ja molekyylien välillä. [Simon 4,5,6; ei kuitenkaan kappaletta 4.3]

    • File icon
      Viikko 2: Hallin ilmiö ja Sommerfeldin vapaiden elektronien malli File PDF
      Students must
      Mark as done
    • File icon
      Viikon 2 luentodiat (syksyn 2018 luennoilta) File PDF
      Students must
      Mark as done
    • Steve H. Simonin luennot 3-4
    • Viikko 3 (torstai 2.5.)

      Ensin palaamme vielä nopeasti atomien ja molekyylien välisiin sidoksiin van der Waals-vuorovaikutusten ja vetysidosten tapauksissa. Sitten otamme viikon pääaiheena käsittelyyn kiteisen aineen periodisen rakenteen, ensimmäisenä askeleena yksinkertaisten 1D-atomiketjujen harmoniset värähtelyt. [Simon 8-10. Lisäksi luvun 7 voi lukea kertauksena/yleissivistyksenä; tämän luvun asioita sivutaan pitkin kurssia.]

    • File icon
      Viikko 3: Atomien väliset sidokset ja fononit File PDF
      Students must
      Mark as done
    • File icon
      Viikon 3 luentodiat (syksyn 2018 luennoilta) File PDF
      Students must
      Mark as done
    • File icon
      Variaatioperiaatteesta (johdanto) File PDF
      Students must
      Mark as done
    • Steve H. Simonin luennot 5-7
    • Viikko 4 (torstai 9.5.)

      Ensiksi jatkamme atomististen 1D mallien parissa ja  tutustumme elektronien tiukan sidoksen approksimaatioon.  Sovelluksissa pääpaino on metalleja ja eristeitä kuvaavien  elektronirakenteiden syntymisessä. Tämän jälkeen pääsemme 3D fysikaalisten kidehilojen maailmaan, jota mallinnetaan  matemaattisilla hiloilla. Alta löydät animoidut luentodiat (.ppt), jotka on toteutettu yksityiskohtaisemmin kuin alkukurssin diat,  sekä sanallisesti esitetyt muistiinpanot.  [Simon 11-12]

    • Folder icon
      Viikko 4: Tiukan sidoksen aproksimaatio. Folder
      Students must
      Mark as done
    • Folder icon
      Viikko 4: Matemaattiset hilat ja fysikaaliset kidehilat Folder
      Students must
      Mark as done
    • File icon
      Viikko 4: Muistiinpanot: Tiukan sidoksen aprosimaatio, hilat ja kidehilat File PDF
    • Steve H. Simonin  luennot 8 ja 9
    • Viikko 5 (torstai 16.5.)

      Käänteishilaan tutustuttiin jo 1D hilavärähtelyiden ja tiukan sidoksen approksimaation yhteydessä.  Nyt siirrytään 3D tilanteeseen, pohjana (Bravais) hilan formalismi. Käsitettä sovelletaan erilaisten kidehiloissa ”elävien” aaltojen tapauksissa; fononien sijaan nyt tarkastellaan erityisesti Röntgen-säteilyä ja ensi viikolla elektronitiloja kiteisissä aineissa.Mietimme miten ulkoiset kentät vaikuttavat elektroneihin ja millaisia seurauksia on  fononi-elektroni ja  fononi-fotoni –vuorovaikutuksilla. Alta löydät animoidut luentodiat (.ppt), jotka on toteutettu yksityiskohtaisemmin kuin alkukurssin diat,  sekä sanallisesti esitetyt muistiinpanot.  [Simon 13-14]


    • Folder icon
      Viikko 5: 3D Bravais-hilan käänteishila Folder
      Students must
      Mark as done
    • Folder icon
      Viikko 5: Sironta kidehilasta Folder
      Students must
      Mark as done
    • File icon
      Viikko 5: Muistiinpanot: Käänteishila ja sironta File PDF
      Students must
      Mark as done
    • Steve H. Simonin luennot 10-13
    • Viikko 6 (torstai 23.5.)

      Tällä viikolla tarkastellaan elektronitiloja periodissa kiinteissä aineissa. Tarkaskelu perustuu käänteishilan käsitteeseen. Tärkeä uusi asia on Blochin teoreema. Aikaisemmin kurssissa tiukan sidoksen approximaation yhteydessä elektronitiloja kuvattiin lähtemällä liikkeelle vapaiden atomien elektronien aaltofunktioista. Nyt lähtökohta on vapaiden elektronien malli ja tarkastelemme melkein vapaiden elektronien mallissa, miten vyörakenteet energia-aukkoineen syntyvät, kun ionihilan periodinen potentiaali vaikuttaa valenssielektroneihin. Sen jälkeen vertailemme tiukan sidoksen ja melkein vapaiden elektronien malleja. Opimme myös, miten vyörakenteita voidaan hyödyntää elektronien liiketilan mallinnuksessa semiklassisessa mallissa. Lopuksi opettelemme lukemaan kirjallisuudesta löytyviä laskettuja vyörakenteita.


    • Folder icon
      Viikko 6: Blochin teoreema, melkein vapaiden elektronien malli Folder
      Students must
      Mark as done
    • Folder icon
      Viikko 6: Elektronien vyöteoria Folder
      Students must
      Mark as done
    • File icon
      Viikko 6 Muistiinopanot: Bloch, NFE, vyörakenteet File PDF

    • Steve H. Simonin luennot 14-17

◄ Previous section
Oppikirja ja muuta kirjallisuutta
Next section ►
Esitehtävät