Vaste-stoffysica

Algemene informatie

Dit vak wordt gedoceerd door professor C. Van Haesendonck aan de 1ste licentie natuurkunde. Volgend jaar komt het vak in de derde bach fysica.

Informatie over het examen

• Het examen bestaat uit 2 theorievragen en een oefening.
• Het examen is volledig open boek, dit betekent dat je het boek mag gebruiken maar niets extra (geen nota's of zo)
• Je krijgt een schriftelijke voorbereidingstijd waarin je zo volledig mogelijk op het papier de vraag beantwoordt.
• Tijdens de mondelinge bespreking worden kleine extra vraagjes i.v.m. de hoofdvragen gesteld. Voorbeelden hiervan zijn: "Wat is de grootteorde?", "Welke vorm heeft dat?", "Is die limiet in dat deel nog geldig?"
• De examenvragen van hieronder dateren nog uit de tijd dat het examen gesloten boek was, het is dus niet zeker dat ze representatief zijn. Alleszinds was er toen nog geen oefening.

Juni 2007

Donderdag 21 juni namiddag

1) warmtecapaciteit bij hoge en lage temperatuur. Hoe wordt temperatuursverloop beinvloedt door meerdere atomen in de primitieve cel? En hoe wordt het beinvloedt door bandenstructuur.

2) korte vragen:

Hoe kan je uit de interferentie van elektronengolven afleiden hoe de dynamica van de elektronen verandert op de rand van de brillouin zone?

Wat is het meest geschikt om de dispersierelatie van fononen in de ganse brillouin zone te meten? Motiveer je antwoord.

Wat verstaat men onder umpklapp processen? En wat beinvloeden die?

3) oefening: toestandsdichteid voor elektronengas in 1 dimensie + chemische potentiaal (we hebben die oefening voor 2 dimensies gemaakt, hoofdstuk 6), de chemische potentiaal mag een impliciete vergelijking blijven.

De afgelopen examens

augustus 2005

1. Wat is de kwantummechanische vorm van de excitatie-energie voor (a) vrije elektronen (de Sommerfeld expansie (2.70) mag als gekend verondersteld worden) en (b) een kristalrooster in de harmonische benadering? Leid hieruit uitdrukkingen af voor de bijdragen tot de soortelijke warmte bij heel lage temperaturen. Wat is dan het temperatuursverloop bij heel lage temperaturen van de totale soortelijke warmte van een metaal?

2. Beschrijf de Debeye benadering voor het berekenen van de soortelijke warmte van een harmonisch kristalrooster. Hoe gedraagt deze soortelijke warmte zich bij zeer lage en zeer hoge temperaturen? Hoe kan men de optische fononen in rekening brengen in de Debeye benadering?

16 juni 2006 voormiddag

1. Beschrijf de grondtoestand (T->0) van het vrije-elektronengas en bereken voor deze grondtoestand de gemiddelde energie per elektron en de bulk modulus B. Hoe kan men door invoeren van de toestandsdichtheid g(E) de energiedichtheid bij eindige temperaturen en de temperatuursafhankelijkheid van de chemische potentiaal berekenen? Hierbij mag relatie (2.70) als gekend verondersteld worden.

2. Beschrijf de benaderingen van Debeye en Einstein voor het berekenen van de temperatuursafhankelijkheid van de soortelijke warmte van een harmonisch kristalrooster.

19 juni 2006 voormiddag

1. Beschrijf de grondtoestand (T->0) van het vrije-elektronengas en bereken voor deze grondtoestand de gemiddelde energie per elektron en de bulk modulus B. Hoe kan men door invoeren van de toestandsdichtheid g(E) de energiedichtheid bij eindige temperaturen en de temperatuursafhankelijkheid van de chemische potentiaal berekenen? Hierbij mag relatie (2.70) als gekend verondersteld worden.

2. Geef de 2 formuleringen van het Bloch theorema en toon aan dat ze equivalent zijn. Gebruik het theorema en de Born-Von Karman randvoorwaarden om aan te tonen dat er evenveel toegelaten k vectoren zijn als dat er wigner-seitzcellen zijn in het directe rooster. Los de schrodinger vergelijking op voor een periodieke potentiaal