Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka metali i magnetyzm
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-2-025-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Kozłowski Andrzej (kozlow@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Kozłowski Andrzej (kozlow@agh.edu.pl)
mgr inż. Zalecki Ryszard (zalecki@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Ślęzak Tomasz (slezak@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Stany elektronowe w potencjale periodycznym i w polu magnetycznym, powstanie momentu magnetycznego i eksperymentalne sposoby badania

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student ma pogłębioną wiedzę w zakresie stanów elektronowych w potencjale periodycznym. FT2A_W03, FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Egzamin,
Udział w dyskusji
M_W002 Student posiada pogłębioną wiedzę o przyczynach powstawania momentu magnetycznego atomu, i oddziaływań magnetycznych między atomami FT2A_W03, FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie metod doświadczalnych w magnetyzmie i w badaniach metali FT2A_W04, FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 Student umie skorelować własności metalu z jego stanami elektronowymi FT2A_U07, FT2A_U04, FT2A_U06, FT2A_U05, FT2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_U002 Student potrafi określić podstawowe parametry magnetyczne materiału FT2A_U02, FT2A_U01, FT2A_U07, FT2A_U04, FT2A_U05, FT2A_U03 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Student umie zaproponować określoną metodykę pomiarową stwierdzającą fakt istnienia przemiany fazowej i określającą właściwości magnetyczne FT2A_U02, FT2A_U01, FT2A_U07, FT2A_U04, FT2A_U06, FT2A_U05, FT2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Referat
Kompetencje społeczne
M_K001 Student angażuje się w merytoryczną dyskusję w grupie, oraz z prowadzącym zajęcia FT2A_K03, FT2A_K01 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_K002 Student współpracuje w grupie nad projektowaniem i przeprowadzeniem eksperymentu FT2A_K03, FT2A_K01 Udział w dyskusji
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student ma pogłębioną wiedzę w zakresie stanów elektronowych w potencjale periodycznym. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada pogłębioną wiedzę o przyczynach powstawania momentu magnetycznego atomu, i oddziaływań magnetycznych między atomami + - - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie metod doświadczalnych w magnetyzmie i w badaniach metali + - + - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie skorelować własności metalu z jego stanami elektronowymi + - - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi określić podstawowe parametry magnetyczne materiału + - + - - + - - - - -
M_U003 Student umie zaproponować określoną metodykę pomiarową stwierdzającą fakt istnienia przemiany fazowej i określającą właściwości magnetyczne + - + - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student angażuje się w merytoryczną dyskusję w grupie, oraz z prowadzącym zajęcia + - - - - + - - - - -
M_K002 Student współpracuje w grupie nad projektowaniem i przeprowadzeniem eksperymentu - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Fizyka metali i magnetyzm

I. Wykłady (29 godzin)
1. Metale – charakterystyka ogólna: podstawowe właściwości, eksperymentalne charakterystyki metalu -2 godz.
2. Wpływ symetrii na stany elektronów w metalu: stany Blocha -2 godz.
3. Model ciasnego wiązania: pasma elektronowe, kształt pow. Fermiego -3 godz.
4. Elektrony w polu magnetycznym: efekt Halla i efekt de Haasa van Alphena: 3 godz.
5. Przejawy magnetyzmu w codziennym życiu: 2 godz.
6. Paramagnetyzm Pauliego i źródła oddziaływań wymiennych: atom helu-2 godz.
7. Magnetyzm atomów: reguły Hunda; -3 godz
8. Wpływ pola magnetycznego na stałe i oddziałujące momenty magnetyczne: teoria pola molekularnego dla hamiltonianu Heisenberga-3 godz..
9. Oddziaływanie magnetyczne dipolowe i domeny magnetyczne: 2 godz.
10. Oddziaływanie LS i anizotropia magnetyczna: 2 godz.
11. Metody pomiarowe w magnetyzmie: podsumowanie: 2 godz.

Ćwiczenia laboratoryjne:
Ćwiczenia laboratoryjne (w laboratoriach naukowych)

Studenci wykonują następujące pomiary w pracowniach naukowych:
-podatność magnetyczna AC
-namagnesowanie (na VSM)
-ARUPS
-magnetooptyczny efekt Kerra (MOKE)

Zajęcia seminaryjne:
Seminarium

Przygotowanie do pomiarów: każda grupa 3-4 osobowa omawia technikę doświadczalną i przygotowanie do pomiarów, a następnie, po wykonaniu eksperymentu, uzyskane wyniki.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 89 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 17 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Udział w wykładach 28 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 8 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 9 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (E) i przygotowania prezentacji na seminarium (S), oraz wykonania i przeprowadzenia doświadczenia (P): OK = 0,5 x E + 0,1 x S + 0,4 x P

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstaw fizyki ciała stałego

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Ashcroft N.W., Mermin N.D., Fizyka Ciała Stałego, PWN, Warszawa 1986.
2. A. Szewczyk, A. Wiśniewski, R. Puźniak, H. Szymczak, Magnetyzm i Nadprzewodnictwo, PWN, Warszawa 2012.
3. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN Warszawa 1999
4. A. Paja, Wstęp do fizyki metali, SU1697, AGH 2008
5. Marvin L. Cohen, Steven G. Louie, Fundamentals of Condensed Matter Physics 1st Edition, Cambridge University Press, 2016

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Alexey Bosak, Dmitry Chernyshov, Moritz Hoesch, Przemysław Piekarz, Mathieu Le Tacon, Michael Krisch, Andrzej Kozłowski, Andrzej M. Oleś, and Krzysztof Parlinski
Short-Range Correlations in Magnetite above the Verwey Temperature; Phys. Rev. X 4, 011040 ( 2014)
2. M. Hoesch, P. Piekarz, A. Bosak, M. Le Tacon, M. Krisch, A. Kozłowski, A.M. Oleś, and K. Parlinski,
Anharmonicity due to Electron-Phonon Coupling in Magnetite, Phys. Rev. Lett. 110, 207204 (2013).
3. Karunakar Kothapalli, Eunja Kim, Tomasz Kołodziej, Philippe F. Weck, Ercan E. Alp, Yuming Xiao, Paul Chow, C. Kenney-Benson, Yue Meng, Sergey Tkachev, Andrzej Kozłowski, Barbara Lavina, and Yusheng Zhao; Nuclear forward scattering and first-principles studies of the iron oxide phase Fe4O5
Phys. Rev B 90, 024430 (2014)
4. W. Tokarz, R. Zalecki, M. Kowalik, A. Kołodziejczyk, A. Kozłowski, J.I. Miotkowski Electronic Band Structure and Photoemission States of Bi1.96 Mg0.04 Se3, Acta Physica Polonica A,126/4A (2014) 127-129
5. Z. Kąkol, A. Kozłowski, T. Kołodziej & J. Przewoźnik
Charge rearrangement in magnetite: from magnetic field induced easy axis switching to femtoseconds electronic processes, Philosophical Magazine, 95:5-6, 633-648 (2015)
6. S. Borroni, E. Baldini, V. M. Katukuri, A. Mann, K. Parlinski, D. Legut, C. Arrell, F. van Mourik, J. Teyssier, A. Kozlowski, P. Piekarz, O. V. Yazyev, A. M. Oleś, J. Lorenzana, and F. Carbone
Coherent generation of symmetry-forbidden phonons by light-induced electron-phonon interactions in magnetite, Phys. Rev. B 96, 104308 (2017)

Informacje dodatkowe:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
Nieobecność na zajęciach laboratoryjnych wymaga od studenta odpracowania zajęć, być może w trakcie zwykłych, nie przeznaczonych dla studentów pomiarów (co może wiązać się z niekorzystnym dla studenta terminem)
Nieobecność na seminarium wymaga od studenta ustnej odpowiedzi z połowy prezentowanych tematów, lub wszystkich, jeśli nieobecność nie jest usprawiedliwiona.