Skip to main content

Εφαρμοσμένη Κβαντομηχανική 3: Στερεά (E) Φυσική

Περιγραφή μαθήματος

Η «κβαντομηχανική εν δράσει» είναι κι εδώ το βασικό «στίγμα» του μαθήματος μόνο που το πεδίο δράσης δεν είναι πλέον τα άτομα ή τα μόρια, αλλά η στερεά ύλη. Στην απλούστερη δυνατή εκδοχή της που είναι εκείνη ενός περιοδικού κρυστάλλου —και μάλιστα μονοδιάστατου τις περισσότερες φορές— ώστε να είναι δυνατό να αναδυθούν με σαφήνεια οι βασικές ιδέες που διέπουν και τη συμπεριφορά πιο ρεαλιστικών μορφών στερεάς κατάστασης. Όπως και τα δύο προηγούμενα μέρη του, έτσι και τούτο απευθύνεται σε φοιτητές φυσικής, χημείας, επιστήμης υλικών και τμημάτων ηλεκτρολόγων ή χημικών μηχανικών καθώς και σε ανήσυχους εκπαιδευτικούς που αισθάνονται την ανάγκη μιας βαθύτερης κατανόησης θεμάτων που καλούνται σήμερα, ή θα κληθούν αύριο, να διδάξουν στους μαθητές τους.


Τι θα μπορείτε να κάνετε στο τέλος του μαθήματος

  • Θα είστε σε θέση να καταλαβαίνετε γιατί σ' έναν περιοδικό κρύσταλλο το ενεργειακό φάσμα αποτελείται από ζώνες επιτρεπόμενων ενεργειών και παρεμβαλλόμενων ενεργειακών χασμάτων και τί συνέπειες έχει αυτό στη δυνατότητα κίνησης των ηλεκτρονίων μέσα στον κρύσταλλο,
  • Θα είστε σε θέση να επικαλεστείτε την ταινιωτή υφή του ενεργειακού φάσματος για να εξηγήσετε την ύπαρξη αγωγών και μονωτών —και τις τεράστιες διαφορές στην αγωγιμότητά τους— αλλά κυρίως την ύπαρξη των ημιαγωγών που αποτελούν και τη βάση όλης της σύγχρονης τεχνολογίας.
  • Σε επίπεδο θεμελιώδους φυσικής θα έχετε καταλάβει τον καθοριστικό ρόλο της αρχής του Pauli για την κατανόηση της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων στη στερεά ύλη και θα μπορείτε επίσης να την εφαρμόζετε για να καταλαβαίνετε την αντίσταση των νεκρών άστρων στη βαρυτική κατάρρευση και να υπολογίζετε τις ακτίνες τους με στοιχειώδεις υπολογισμούς λίγων γραμμών.
  • Τέλος, θα έχετε μυηθεί στις βασικές αρχές της αλληλεπίδρασης των φωτονίων με την ύλη και θα μπορείτε να τις εφαρμόζετε για να καταλαβαίνετε, μεταξύ άλλων, τη λειτουργία του σωλήνα λέιζερ και τις θαυμαστές ιδιότητες του φωτός που παράγεται απ' αυτόν.

Προαπαιτούμενα του μαθήματος

Ένα εισαγωγικό μάθημα κβαντικής φυσικής, όπως το Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική (1 και 2) του Mathesis καθώς και τα δύο προηγούμενα μαθήματα της Εφαρμοσμένης Κβαντομηχανικής (Άτομα και Μόρια).



Διδάσκων

Στέφανος Τραχανάς

Στέφανος Τραχανάς

Η πανεπιστημιακή διδασκαλία και το εκπαιδευτικό υλικό που απαιτείται για να τη στηρίξει αποτελούν τα δύο κεντρικά θέματα της επαγγελματικής ζωής του Στέφανου Τραχανά. Από το 1983 έως σήμερα διδάσκει εθελοντικά στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης —κυρίως κβαντομηχανική και διαφορικές εξισώσεις— και έχει συγγράψει εννέα πανεπιστημιακά συγγράμματα σε αυτά τα πεδία καθώς και ένα δοκιμιακό βιβλίο για τη θέση της επιστήμης στον πολιτισμό μας. Επιπλέον ως ιδρυτικό μέλος και διευθυντής των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης έως το 2013 (τώρα είναι πρόεδρος της εκδοτικής επιτροπής τους), είχε τη βασική ευθύνη στη δημιουργία του πρώτου πανεπιστημιακού εκδοτικού οίκου της χώρας. Ενός μη κερδοσκοπικού οργανισμού προσηλωμένου στην ποιότητα των βιβλίων ως θεμελιώδη αξία.

Για τη διδασκαλία του στο Φυσικό Τμήμα του Πανεπιστημίου Κρήτης, του απονεμήθηκε το 2002 ο τίτλος του επίτιμου διδάκτορα του πανεπιστημίου, ενώ για το έργο του στις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης βραβεύτηκε το 2009 με το εκδοτικό βραβείο του περιοδικού Διαβάζω. To 2012 έλαβε το εθνικό βραβείο εξαίρετης πανεπιστημιακής διδασκαλίας Βασίλη Ξανθόπουλου — Στέφανου Πνευματικού, ενώ για το σύνολο της προσφοράς του τιμήθηκε το 2015 με τον Ανώτερο Ταξιάρχη του Φοίνικα της Ελληνικής Δημοκρατίας.

Τα τελευταία 5 χρόνια το ενδιαφέρον του στράφηκε βαθμιαία προς τη διαδικτυακή εκπαίδευση. Αρχικά μέσω της συγγραφής ενός αυθεντικά διαδικτυακού βιβλίου κβαντικής φυσικής —από τα ελάχιστα που υπάρχουν διεθνώς— και κατόπιν με την ενεργό συμμετοχή του στο πρώτο ελληνικό πείραμα διαδικτυακής διδασκαλίας πανεπιστημιακών μαθημάτων που οργάνωσε το Φυσικό Τμήμα του Πανεπιστημίου Κρήτης, σε συνεργασία με τις ΠΕΚ. Μία πολύτιμη εμπειρία που του αποκάλυψε τις μοναδικές δυνατότητες που προσφέρουν τα διαδικτυακά μαθήματα για να φθάσει το αγαθό της εκπαίδευσης σε όσους το επιθυμούν, ανεξάρτητα από κοινωνικούς ή γεωγραφικούς φραγμούς. Και να γίνει έτσι δυνατή η μεγαλύτερη διεύρυνση ορίων στην εκπαίδευση μετά την ανακάλυψη της τυπογραφίας.

Έχοντας ευεργετηθεί κι ο ίδιος από ένα εκπαιδευτικό σύστημα που του έδωσε τη δυνατότητα να ξεφύγει από τους κοινωνικούς και μορφωτικούς περιορισμούς του περιβάλλοντός του, δεν έπαψε ποτέ να πιστεύει ότι η εξίσωση ευκαιριών στην εκπαίδευση είναι από τους ευγενέστερους —και συνάμα τους πιο «κερδο»φόρους— στόχους που μια κοινωνία αξίζει να θέτει στον εαυτό της.

Έτσι πήρε την πρωτοβουλία για την ίδρυση του Mathesis στο οποίο και προσφέρει εθελοντικά την εργασία του τόσο ως διευθυντής του (πλήρους και αποκλειστικής απασχόλησης), όσο και ως δάσκαλος ή συγγραφέας. Η επιτυχία του «πειράματος» είναι το προσωπικό του στοίχημα για τα επόμενα χρόνια.


Συντελεστές

Βιντεοσκόπηση: Νίκος Γκικόπουλος
Προγραμματισμός ασκήσεων και αυτοανανεούμενης τράπεζας θεμάτων: Δημήτρης Αγγελάκης

Η βιντεοσκόπηση έγινε κατά τη ζωντανή διδασκαλία του μαθήματος στο φυσικό τμήμα του Πανεπιστημίου Κρήτης το εαρινό εξάμηνο του 2014.

  1. Αριθμός Μαθήματος

    ΦΥΣ3.3
  2. Έναρξη Μαθήματος

    Απρ 24, 2017
  3. Λήξη Μαθήματος

    Μάιος 21, 2017
  4. Προσπάθεια

    6 ώρες / εβδομάδα
ΕΓΓΡΑΦΗ