| 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 mÃ¥l är att ge fördjupade kunskaper om fysiken bakom fasta materials linjära optiska egenskaper samt beskriva metoder att bestämma dessa egenskaper. Tillämpningsexempel väljs frÃ¥n omrÃ¥dena materialfysik, biologi, m fl och syftar till att belysa pÃ¥gÃ¥ende forskning och utveckling inom sÃ¥väl universitet som industri. Tonvikt i exemplen läggs pÃ¥ bestämning av optiskt relaterade materialegenskaper sÃ¥som brytningsindex, fononstruktur och bandgap samt pÃ¥ bestämning av mikrostruktur sÃ¥som tjocklek av tunna ytskikt och analys av avancerade multilagrade system, materialsammansättning, porositet mm. Som en annan viktig tillämpningsdel ingÃ¥r studier av anisotropa material. Kursen avser att förmedla fördjupade kunskaper i materialoptik pÃ¥ en sÃ¥dan nivÃ¥ att det räcker för att förstÃ¥ resultat frÃ¥n pÃ¥gÃ¥ende internationell forskning inom motsvarande omrÃ¥den samt för att förbereda för industriella tillämpningar. Följande delmÃ¥l är uppställda: - Kunskapsinhämtning av grundläggande teori med förankring i fysik med syfte att ge en förstÃ¥else för den optik/fysik som är relevant för materials linjära optiska egenskaper. Den nyfikne fysikern fÃ¥r här sitt! - FörstÃ¥else av matematiska modeller för analys med syfte att tillhandahÃ¥lla 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 fÃ¥r här sina redskap! - Verklighetsförankring genom tillämpningsexempel frÃ¥n 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 fÃ¥r här lugnande besked! - Praktiskt arbete genom användning av kunskap/modeller i laborationer och simuleringar för att testa teorier och modeller för att förstÃ¥ dessas användbarhet och begränsningar. InlärningsmÃ¥l 1 - kunskapsinhämtning - förstÃ¥else av relationen mellan materials mikroskopiska egenskaper (dipoler, gittersvängningar) och makroskopiska optiska egenskaper (dielektricitetsfunktionen) - orientering om anisotropa optiska egenskaper sÃ¥som dubbelbrytning - förstÃ¥else av spektrala egenskaper: absorption och dispersion - förstÃ¥else av sammansatta materials optiska egenskaper - förstÃ¥else av polarisation av ljus inklusive partiell polarisation - detaljerade förstÃ¥else av ytoptik inklusive anisotropa material och avancerade multilagerstrukturer - orientering om ytmoder InlärningsmÃ¥l 2 â?" Att fylla verktygslÃ¥dan 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 frÃ¥n fysik till tillämpning och samtidigt tillhandahÃ¥lla 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) â?" 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 vÃ¥glängd: fononer och molekylära processer i IR, elektroniska processer i UV/VIS; Modeller för dielektricitetsfunktionen: Lorentz, Drude, empiriska, semi-empiriska, parametriska; orientering om kvantmekaniska modeller; FrÃ¥n optik till andra omrÃ¥den: ledningsförmÃ¥ga, van der Wahlskrafter, kristallorientering, temperaturutvidgning, â?¦.. - Heterogena media: Effektiva media-konceptet: dielektricitetsfunktionen genom lösning av Maxwellâ?Ts ekvationer i komplexa geometrier; NÃ¥gra exakt lösbara geometrier: skiktade material; Sfärer i vakuum: Lorentz-Lorents modellen; Modeller enligt Maxwell-Garnett, Bruggeman; Effekter av partikelform; Begränsningsteorem för dielektricitetsfunktionen - Polarisation: Plana vÃ¥gor, att tänka i vÃ¥gvektorer; Komplex-talbeskrivning av polarisation; Polarisationsellips; Jones formalism; Polarisationsbeskrivning med olika basvektorer - Reflektion: Gränsyteoptik: Fresnelâ?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 â?" optiska vÃ¥gledare) Materialoptisk fördjupning (2p) â?" mest teori och djupgÃ¥ende 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.
 |
||||||
| ||||||