Física do Estado Sólido

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.

Caracterização geral

Código

10917

Créditos

6.0

Professor responsável

Ana Cristina Gomes da Silva, Gregoire Marie Jean Bonfait

Horas

Semanais - 5

Totais - 60

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Física e Matemática propedêuticas; Mecânica Quântica; Física Estatística;  Inglês

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)

Fundamentals of Condensed Matter and Crystalline Physics, D.L. Sidebottom (Cambridge UniversityPress 2012)

R. Turton,  The Physics of Solids,  ed. Oxford University Press (2000)

 

 Outros livros para revisão de conceitos. 

[1]        Arthur Beiser, Perspectives of Modern Physics, Internatio. 1981.

[2]        Zajac and Hecht, Optics. Addison Wesley, 1974.

[3]        A. & Finn, Física volume II Campos e Ondas, Brasileira. 1972.

 


Método de ensino

Aulas teóricas, uma vez por semana com 2.5 horas de duração. Exposição de matéria teórica e de exemplos de aplicação.

Aulas práticas, com realização de trabalhos experimentais  e 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

Frequência obrigatória minimo 10 (0-20)

Os alunos com frequência de anos anteriores mantêm essa frequência - só este ano -.A respectiva calssificação, no entanto, não será considerada para a classificação  final.

VALIDADE DA FREQUÊNCIA: A frequência obtida este ano será válida apenas por mais um ano. 

As frequências obtidas em anos anteriores só serão válidas este semestre/ano lectivo.

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:

Realização trabalhos + relatório  + apresentação oral

Cada grupo deve trazer pelo menos um computador  com excel e folhas de cálculo já preparadas para registo de dados. Tabelas , gráficos ...

Cada grupo deverá trazer o protocolo em papel ou garantir que tem acesso ao mesmo. 

Terá de obter uma classificação igual ou superior a 10 valores para obter frequência.

Realização de 4  trabalhos práticos.

O relatório deverá ser entregue no prazo máximo 5 cinco dias úteis após realização do mesmo.

Quem não fizer trabalho, não entregará o respectivo relatório e será atribuído zero (0) valores.

Avaliação das aulas práticas:  3 melhores relatórios/trabalhos. + apresentação

Mais informações - aula prática e calendarização em "protocolos"

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 = 0.7 x NT + 0.3 x NP

alunos com frequência de anos anteriores: nota mínima de 10 valores na componente teória T

Nota Final NF = NT

Defesa de nota final: aquando a nota final for superior a 17 valores.

Nota média (dois testes) minima : 10 valores

Nota mínima no exame 10 valores.

MAQUINA CALCULAR: será permitida máquina de calcular  numérica nos testes e no exame.

É expressamente proibido o uso de telemóveis durante as aulas (T, TP e P) testes e/ou exames.

A distribuição de trabalhos e respectiva calendarização detalhada  encontram-se no CLIP na pasta "Protocolos" - 

Os testes serão marcados no CLIP após aprovação de coordenação do MIEF.

Horario de atendimento: no respectivo link

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.

6.      Propriedades óticas dos sólidos

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: