Optical properties of materials

• Beskrive hvorfor et materiale kan blive klassificeret som metal, havleder eller dielektrisk fra et klassik- og et kvanteperspektiv
• Beskrive den fysiske fortolkning af Maxwells ligninger
• Udlede bølgeligning fra Maxwells ligninger, finde og forklare løsninger i forskellige materialer
• Forklare konceptet permittivitet og permeabilitet i et standardmateriale, og beskrive deres indflydelse på bølgeudbredelse i dette materiale
• Forklare hvorfor har materialerne farve
• Beskrive og bruge randbetingelser til at finde bølgens egenskaber ved grænsefladen mellem to materialer
• Beregne de effektive parametre af simple metamaterialer
• Beskrive fabrikationsmuligheder for smarte nanomaterialer samt forudsige deres egenskaber
• Diskutere fabrikationsbegrænsninger og deres indflydelse på struktureret materialers egenskaber

Vi præsenterer følgende begreber og fænomener:
– Matematik for vektoroperatorer (kryds- og skalarprodukt), operationer mellem
vektorer og skalær, nabla (∇) operator og betydningen af gradient, rotation og
divergens
– Maxwells ligninger og bølgeligninger
– Elektromagnetiske egenskaber af materialer og deres relation til optiske egenskaber
– Fri-elektron gas model og dens forbedring til modellering af rigtige metaller
– Hvor kommer farven fra? Hvorfor har materialerne farve?
– Hvad “transparent conductive oxides” betyder og hvorfor er de vigtige f.eks. i
solcelleanlæg
– Elektriske og magnetiske felters randbetingelser
– Effektiv medium tilnærmelse og dets begrænsninger
– Bølgeudbredelse i forskellige bulk og strukturerede materialer
– Indvirkning af fabrikationsteknikker og dets indflydelse på smarte nanomaterialers
egenskaber

34020/10041, eller andre kurser med grundlæggende viden om optik og elektromagnetisme

Flere af foredragene vil foregå som gruppearbejde, hvor de studerende vil blive i stand til at designe simple strukturer, der opfører sig som materialer med de ønskede optiske egenskaber.