| TFYA04 |
Materialoptik, 4 p
/Materials Optics/ |
||
OBS! |
TFYA03 och och TFYA04 överlappar. Om båda varianterna önskas kontakta UNY |
||
Prel. schemalagd
tid: 46 |
|||
|
Utbildningsområde: Naturvetenskap Ämnesgrupp: Fysik Nivå (A-D):D |
|||
|
Mål:
Kursens övergripande mål är att ge fördjupade kunskaper om fysiken bakom fasta materials linjära optiska egenskaper samt beskriva metoder att bestämma dessa egenskaper. Tillämpningsexempel väljs från områdena materialfysik, biologi, m fl och syftar till att belysa pågående forskning och utveckling inom såväl universitet som industri. Tonvikt i exemplen läggs på bestämning av optiskt relaterade materialegenskaper såsom brytningsindex, fononstruktur och bandgap samt på bestämning av mikrostruktur såsom tjocklek av tunna ytskikt och analys av avancerade multilagrade system, materialsammansättning, porositet mm. Som en annan viktig tillämpningsdel ingår studier av anisotropa material. Kursen avser att förmedla fördjupade kunskaper i materialoptik på en sådan nivå att det räcker för att förstå resultat från pågående internationell forskning inom motsvarande områden samt för att förbereda för industriella tillämpningar. Följande delmål är uppställda: - Kunskapsinhämtning av grundläggande teori med förankring i fysik med syfte att ge en förståelse för den optik/fysik som är relevant för materials linjära optiska egenskaper. Den nyfikne fysikern får här sitt! - Förståelse av matematiska modeller för analys med syfte att tillhandahålla fysikaliska/matematiska verktyg som är användbara för att utveckla och beskriva de optiska system, metoder och komponenter som finns i olika miljöer i samhället och som behöver utvecklas vidare. Ingenjören får här sina redskap! - Verklighetsförankring genom tillämpningsexempel från forskning med syfte att visa att det är ett kort steg mellan universitetsstudierna och den kunskap och de metoder som används inom forskning och utveckling. Tvivlaren får här lugnande besked! - Praktiskt arbete genom användning av kunskap/modeller i laborationer och simuleringar för att testa teorier och modeller för att förstå dessas användbarhet och begränsningar. Inlärningsmål 1 - kunskapsinhämtning - förståelse av relationen mellan materials mikroskopiska egenskaper (dipoler, gittersvängningar) och makroskopiska optiska egenskaper (dielektricitetsfunktionen) - orientering om anisotropa optiska egenskaper såsom dubbelbrytning - förståelse av spektrala egenskaper: absorption och dispersion - förståelse av sammansatta materials optiska egenskaper - förståelse av polarisation av ljus inklusive partiell polarisation - detaljerade förståelse av ytoptik inklusive anisotropa material och avancerade multilagerstrukturer - orientering om ytmoder Inlärningsmål 2 �?" Att fylla verktygslådan med modeller och metoder för praktiskt bruk - Olika modeller för att parametrisera optiska egenskaper inklusive fononmodeller - Effektiva-mediamodeller för sammansatta material - Matrismodeller för att beskriva polariserat/partiellt polariserat ljus - Metodik och 2x2 matrismodeller för att beskriva reflektion och transmisson av ljus vid ytor med eller utan ytskikt; 4x4 matrismodeller för anisotropa material - Generaliserad ellipsometri för avancerad materialanalys. Sammanfattningsvis är ambitionen med kursen att beskriva hela vägen från fysik till tillämpning och samtidigt tillhandahålla modeller, metodologi och verktyg som är praktiskt användbara. |
|||
| Förkunskaper: (gäller studerande antagna till program som kursen ges inom, se 'För:' ovan) TFFY70 Materiefysik, inledande kurs, rekommenderas. OBS! Tillträdeskrav för icke programstudenter omfattar vanligen också tillträdeskrav för programmet och ev. tröskelkrav för progression inom programmet, eller motsvarande. |
|||
| Organisation: Kursen ges i form av föreläsningar där även tillämpningsexempel behandlas. Gästföreläsare inbjuds för att ge kursinnehållet ett bredare perspektiv. En studieresa ingår, om möjligt, i kursen. Halva kursen (2p) samläses med Tillämpad optik TFYA03. För närvarande kan antingen TFYA03 eller TFYA04 väljas men inte båda. |
|||
| Kursinnehåll: Ljus och material (2p) �?" mest teori - Optiska egenskaper: Komplexa dielektricitetsfunktionen, komplexa brytningsindex och optisk konduktivitet; Koppling mellan dipoler (mikro) och dielektricitetsfunktionen (makro), Clausius-Mossotti; Symmetriegenskaper för dielektricitetsfunktionen, kausalitet, Kramers-Kronigsamband, beskrivning av dielektricitetsfunktionen som poler i komplexa talplanet; Anisotropa material, tensoregenskaper hos dielektricitetsfunktionen, dubbelbrytning, dikroism, optisk aktivitet, magnetooptik; Optiska egenskaper som funktion av våglängd: fononer och molekylära processer i IR, elektroniska processer i UV/VIS; Modeller för dielektricitetsfunktionen: Lorentz, Drude, empiriska, semi-empiriska, parametriska; orientering om kvantmekaniska modeller; Från optik till andra områden: ledningsförmåga, van der Wahlskrafter, kristallorientering, temperaturutvidgning, �?�.. - Heterogena media: Effektiva media-konceptet: dielektricitetsfunktionen genom lösning av Maxwell�?Ts ekvationer i komplexa geometrier; Några exakt lösbara geometrier: skiktade material; Sfärer i vakuum: Lorentz-Lorents modellen; Modeller enligt Maxwell-Garnett, Bruggeman; Effekter av partikelform; Begränsningsteorem för dielektricitetsfunktionen - Polarisation: Plana vågor, att tänka i vågvektorer; Komplex-talbeskrivning av polarisation; Polarisationsellips; Jones formalism; Polarisationsbeskrivning med olika basvektorer - Reflektion: Gränsyteoptik: Fresnel�?Ts ekvationer för snett infall och komplexa brytningsindex; Total internreflektion, evanescenta fält; Reflektion mot ytor med ett skikt: Airy-modellen; Reflektion mot ytor med flera skikt: beskrivning med spridningsmatrisformalism - Metodöversikt: Reflektans, transmittans; Ellipsometri; Ytmodbaserade (TM - ytpolaritoner, TE �?" optiska vågledare) Materialoptisk fördjupning (2p) �?" mest teori och djupgående analys - Partiell polarisation: Stokes/Mueller formalism; Depolarisation - Anisotropa material: 4x4 matriser för reflektion; Eulervinkelrotation; Magnetooptik - Generaliserad ellipsometri - TE- och TM-ytmoder - Fononspektroskopi - Avancerade multilager: Fotoniska kristaller; Aperiodiska deterministiska system - Avancerade multilager i naturen: Strukturella färger och optiskt funktionella strukturer hos insekter och skaldjur. |
|||
| Kurslitteratur: Kompendium (Thin Film Optics, H Arwin) och särtryck. |
|||
| Examination: | |||
| TEN1 LAB1 |
En skriftlig tentamen (U,3,4,5) Laborationer (U,G) |
3,5 p 0,5 p |
|
| Andra former av examination, tex hemtentamen, kan ges som alternativ. | |||
Undervisningsspråk är Engelska.
Institution: IFM.
Studierektor: Leif Johansson
Examinator: Hans Arwin
Länk till kurshemsida på kursgivande institution
Ansvarig utbildningsnämnd: UNY
Engelsk kursplan
Om inget annat anges ovan gäller betygsskala enligt avsnitt a8.5 i de gemensamma bestämmelserna.
Kursplanen gäller för 2006 enligt beslut av ansvarig utbildningsnämnd.
 |
||||||
| ||||||