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.

 

 

 

                Dr. Paripás Béla                       Dr. Kovács Endre

               egyetemi tanár                          egyetemi docens