Enkeltfag 5 ECTS

Statistisk fysik

Overordnede kursusmål

At bibringe den studerende basale teoretiske begreber indenfor statistisk fysik og derved skabe et systematisk grundlag for at anvende de introducerede metoder på nye problemstillinger af såvel klassisk som kvantemekanisk karakter. Der gives desuden et indblik i nogle af de teknikker, der kan bringes i anvendelse ved behandling af vekselvirkende systemer.

See course description in English

Læringsmål

  • Formulere termodynamiske ligevægtsbetingelser for isolerede, lukkede og åbne systemer.
  • Bestemme antal mikrotilstande svarende til en makrotilstand i en bred vifte af problemstillinger og etablere forbindelse til termodynamikken gennem entropien.
  • Argumentere for valg af hensigtsmæssigt statistisk mekanisk ensemble i forbindelse med en given problemstilling og beregne fysiske egenskaber ved hjælp af tilstandssummer.
  • Løse problemer med ikke-vekselvirkende fermioner, bosoner og kvasipartikler (som fx fotoner).
  • Beskrive vigtige egenskaber af Ising-modellen i 1 og 2 dimensioner.
  • Udnytte middelfelts-modeller til at beskrive faseovergange og egenskaber af vekselvirkende systemer.
  • Vurdere fluktuationer i fysiske størrelser, specielt i nanostrukturer.
  • Diskutere karakteristika af faseovergange og anvende Landau-udviklinger af den fri energi på kontinuerte faseovergange.
  • Simulere simple statisk-mekaniske systemer på en computer

Kursusindhold

Termodynamisk ligevægt og tilstandsvariable. Termodynamiske potentialer. Antal mikrotilstande og entropien. Ensembleteori og middelværdier. Tilstandssummer. Fluktuationer i nanoskala systemer. Det mikrokanoniske, det kanoniske og det storkanoniske ensemble. Spin-½ systemer. Para- og ferromagnetisme. Ising-modeller. Den klassiske ideal gas. Ligefordelingsloven. Kvantestatistik. Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein og Fermi-Dirac fordelinger. Planck-fordelingen, Ultrarelativistiske partikler, fotoner, fononer. Klassiske gasser og væsker: Behandling af vekselvirkende partikler. Faseovergange. Kritiske fænomener.

Undervisningsform

Forelæsninger, grupperegning, computerøvelser og hjemmeopgaver.

Fakultet

Se kurset i kursusbasen

Tilmelding

Sprog
Varighed

13 uger

Institut

Fysik

Sted

DTU Lyngby Campus

Kursus ID 10122
Kursustype Kandidat
Semesterstart Uge 35
Semester slut Uge 48
Dage tirs 8-12
Pris

7.500,00 kr.

Tilmelding