Física do Estado Sólido
Código
10917
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
João Paulo Lança Pinto Casquilho
Horas semanais
8
Total de horas
43
Língua de ensino
Português
Objectivos
Objectivos da disciplina de Física do Estado Sólido
Pretende-se abordar os conceitos da Física do Estado Sólido, enfatizando-se o rigor na linguagem, nas aplicações à engenharia e no equacionamento e resolução metódica de problemas reais. Em aulas práticas de laboratório pretende-se verificar e comprovar propriedades fundamentais da Física do Estado Sólido, assim como a comprensão das execuções experimentais, a sistematização da recolha e tratamento de resultados experimentais e a elaboração de relatórios científicos.
Pré-requisitos
Física e Matemática propedêuticas; Mecânica Quântica; Física Estatística; Inglês
Conteúdo
Programa de Físca do Estado Sólido:
1. Cristais e sólidos cristalinos
1.1 A rede cristalina.
1.2 Planos cristalográficos.
1.3 Rede recíproca
1.4 Difracção de raios X.
1.5 Defeitos da rede cristalina
2. Propriedades térmicas dos sólidos.
2.1 Vibrações térmicas da rede cristalina. Fonões.
2.2 Expansão térmica.
2.3 Contribuição das vibrações térmicas da rede cristalina para a capacidade calorífica dos sólidos cristalinos
2.3.1 Teoria clássica.
2.3.2 Modelo de Einstein.
2.3.3 Modelo de Debye
2.4 Condutividade térmica.
3. Propriedades eléctricas dos metais
3.1 Teoria clássica da condução nos metais.
3.2 Falhas da teoria clássica.
3.3 Distribuição de Fermi-Dirac.
3.4 A densidade de estados.
3.5 O modelo do electrão livre.
3.6 A densidade de estados ocupados.
3.7 Introdução à teoria das bandas da condução eléctrica.
4. Semicondutores
4.1 Teoria das bandas de energia .
4.2 Diferença entre isolantes e semicondutores.
4.3 Lacunas.
4.4 A massa efectiva.
4.5 Semicondutores do tipo n e do tipo p. Efeito de Hall.
4.6 O modelo do electrão livre aplicado a semicondutores.
5. Propriedades magnéticas dos sólidos
5.1 Generalidades. Grandezas magnéticas macroscópicas.
5.2 Momento magnético atómico.
5.3 Paramagnetismo. Teoria de Brillouin.
5.4 Ferromagnetismo. Teoria de Weiss. Teoria de Landau. Domínios ferromagnéticos.
Bibliografia
4. Bibliografia
Introduction to Solid State Physics, C. Kittel, 7th edition (Wiley)
Introdução à Física Estatística, J.P. Casquilho e P.I. Teixeira, IST Press (2011)
Introduction to Statistical Physics, J.P. Casquilho and P.I. Teixeira, (Cambridge UniversityPress 2015)
Fundamentals of Condensed Matter and CrystallinePhysics, D.L. Sidebottom (Cambridge UniversityPress 2012)
R. Turton, The Physics of Solids, ed. Oxford University Press (2000)
Método de ensino
Aulas teóricas, uma vez por semana com duas horas de duração. Exposição de matéria teórica e de exemplos de aplicação.
Aulas práticas, com realização de trabalhos experimentais, cada duas semanas, alternadamente com aulas teórico práticas de resolução de problemas. As normas de funcionamento e avaliação da componente prática estarão disponíveis na documentação de apoio do CLIP a partir da primeira semana de aulas.
Método de avaliação
Avaliação
Obtenção de frequência à disciplina: nota mínima de dez valores na componente de avaliação prática e mínimo de 2/3 de presenças às aulas teóricas e de resolução de problemas.
Os alunos com frequência de anos anteriores mantêm essa frequência,. A respectiva nota, no entanto, não conta para a nota final.
Componente teórica: dois testes e/ou exame final, classificados até 20 valores. A nota teórica da avaliação por testes é calculada pela média aritmética dos dois testes.
Componente prática: as normas de funcionamento e avaliação da componente prática estarão disponíveis na documentação de apoio do CLIP a partir da primeira semana de aulas.
Aprovação à disciplina:
alunos que venham a obter frequência neste ano lectivo : nota mínima de 10 valores, em 20 valores, na componente teória T e na componente prática P.
Nota final: NF = 0.5 x NT + 0.5 x NP
alunos com frequência de anos anteriores: nota mínima de 10 valores na componente teória T
Nota Final NF = NT