Az Információtechnika
fizikai alapjai (GEFIT003M, GEFIT006-M, 2+2, 5 kredit)
c. tárgy
ütemterve
2022/2023. tanév, 2. félév
9. hét: A legfontosabb fizikai
mennyiségek és törvényszerűségek átismétlése.
Az elektromágnesesség alapvető összefüggései, a Maxwell-egyenletek,
alkalmazások.
Az elektromágneses hullámok és tulajdonságaik. Dia-,
para-, ferromágnesesség, Curie-Weiss törvény, hiszterézis
10. hét: A
mágneses adatrögzítés alapjai. Domének. Anizotrópia, kicserélődési
kölcsönhatás. Ferri- és antiferromágnesesség.
Doménfal. Szuperparamágnesesség. Mágneses adatrögzítés, GMR. Magneto-optikai adatrögzítés.
11. hét: A kvantumfizika kísérleti alapjai: a fény és a
részecskék kettős természete.
A hőmérsékleti sugárzás. Fényelektromos
jelenség, a foton és lendülete. Az atomok vonalas színképe, a Bohr-modell. A röntgen sugárzás. Gyakorló
tesztek.
12. hét: 1. dolgozat. Az
anyag kettős természete, elektron-interferencia,
a hullámcsomag. Határozatlansági reláció,
következmények. Radioaktivitás, radioaktív bomlások, az atommag szerkezete. 1.
laboratóriumi demonstráció.
13. hét: A kvantumfizika matematikai alapjai, alapfeltevések, számítási módszerek.
A kvantummechanika Schrödinger-féle elmélete. Kötött
részecskék energiasajátérték-egyenletének megoldása. Szabad és bezárt
részecske, alagúteffektus. Példák alagúteffektusra. A pálya-impulzusmomentum sajátértéke,
iránykvantálás. Az elektronspin, az egyelektronos atom. Zeeman-effektus,
Stern-Gerlach kísérlet.
14. hét: Kvantumstatisztikák. Makroállapot és mikroállapot. A Maxwell-Boltzmann-, a Bose-Einstein-
és a Fermi-Dirac statisztika. Az elektrongáz és a fotongáz tulajdonságai. A
molekulák felépítése és spektruma. Gyakorló tesztek.
15. hét: Szünet (Húsvét utáni rektori
szünet).
16. hét: 2.
dolgozat. A szilárdtestfizika alapjai,
sávelmélet. A fémek vezetőképességének értelmezése (Drude-
és Sommerfeld-modell). Elektronok
viselkedése periodikus potenciáltérben, Bloch-tétel.
17. hét: A
félvezetők. Intrinsic és adalékolt félvezetők. Áramvezetés félvezetőkben, a
Hall-effektus. A p-n átmenet fizikai jellemzői. Diódák, LED-ek, tranzisztorok,
térvezérlésű tranzisztorok.
18. hét: Szupravezetők. Grafén,
szilicén. Gyakorló tesztek.
19. hét: 3. dolgozat. Kvantumoptika és
kvantumelektronika, a lézerek. A lézerek működési elve, indukált
emisszió, populációinverzió, tükörrezonátor.
20. hét: Gázlézerek. Szilárdtest
lézerek. A lézerfény tulajdonságai. Lézertechnikai módszerek: rövid impulzusok
előállítása, hangolás, frekvencia átalakítás.
21. hét: A precíziós lézerinterferometrikus elmozdulásmérés. A holográfia. A lézerek további
informatikai felhasználásai. 2.
laboratóriumi demonstráció
22. hét: 4. dolgozat. Beszámolók, konzultáció.
A tárgy lezárásának módja: aláírás + kollokvium
Az aláírás
megszerzésének feltételei:
A szorgalmi időszak végén azok a
hallgatók kapnak aláírást, akik az alábbi két feltételnek megfelelnek:
a) A zárthelyi dolgozatok összpontszámának legalább a 20%-át elérték,
b)
az óráknak legalább a 60%-án részt vettek és ott elfogadhatóan szerepeltek.
Az aláírás
pótlásának feltételei:
Azok a hallgatók, akik az a) feltételnek nem felelnek meg, az
aláírást a vizsgaidőszakban a megfelelő zárthelyi dolgozat megírásával
szerezhetik meg. Azok a hallgatók, akik a b)
feltételnek nem felelnek meg, az aláírást a vizsgaidőszakban az egész félév
anyagából tett írásbeli beszámolóval szerezhetik meg.
A félév során
teljesítendő zárthelyik:
4db
zárthelyi a tematikának megfelelően. A zárthelyi az előadások anyagához
kapcsolódó elméleti kérdésekből, feleletválasztós tesztkérdésekből és néhány, a
gyakorlatokon vagy az előadáson már megoldott (vagy házi feladatként kiadott)
feladathoz hasonló feladat megoldásából áll. Amennyiben az esetleges korlátozások miatt nem lehetséges
jelenléti ZH-t írni, úgy az adott tananyag számonkérése webkamerán keresztül
szóban fog történni.
A vizsga letételének módja:
A vizsgaidőszakban
letett vizsga írásbeli, amelyen az előre kiadott vizsgakérdések közül néhányat
ki kell dolgozni, valamint előre nem ismert feleletválasztós tesztkérdésekre
válaszolni. Az elégségeshez a lehetséges pontoknak legalább az 50%-át kell
megszerezni, de a hallgató kérése esetén szóban is
javíthat. A szorgalmi időszakban négy zárthelyi dolgozat írható, összesen 100
pontért. Aláírás 20 pont, megajánlott jegy 50 pont elérése esetén jár.
Kötelező irodalom:
1, Csurgay-Simonyi: Az információtechnikai
fizikai alapjai, Mérnöktovábbképző Int. Bp. 1997.,
2. Az oktató honlapjára (http://www.uni-miskolc.hu/~www_fiz/KovacsE/index.htm)
feltett aktualizált tananyagok.
Ajánlott irodalom:
1.
Budó – Mátrai: Kísérleti fizika III.,
Tankönyvkiadó, Budapest, 1977.
2.
Kiss – Horváth –
Kiss: Kísérleti atomfizika, ELTE Eötvös Kiadó, 1998.
3.
Csillag – Kroó: A lézerek titkai, Kozmosz könyvek, Budapest, 1987
4.
Mayer-Vágó:
Szilárdtestfizika, Gábor Dénes Műszaki Informatikai Főiskola,
5.
D. Jiles: Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, Taylor
&Francis, 1998.
6.
N. DasGupta-A. DasGupta: Semiconductor Devices, Modelling
and Technology, PHI Learning,
2011.
Miskolc,
2023. február 23.