Skip to main content

Εφαρμοσμένη Κβαντομηχανική 3: Στερεά (Ε)

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

Ο Στέφανος Τραχανάς διδάσκει, μεταξύ άλλων, κβαντική φυσική και διαφορικές εξισώσεις στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης από το 1983 έως σήμερα. Από το 1986 και μετά είναι μέλος του επιστημονικού προσωπικού του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας και η διδασκαλία του στο τμήμα Φυσικής προσφέρεται δωρεάν.Είναι συγγραφέας έντεκα πανεπιστημιακών συγγραμμάτων στα παραπάνω πεδία καθώς και των βιβλίων Το φάντασμα της όπερας: Η επιστήμη στον πολιτισμό μας και Το αμάρτημα της Εύας: Φυσική κάτω από τ’ άστρα και δημιουργική μάθηση, τα οποία απευθύνονται στο ευρύτερο μορφωμένο κοινό. Το βιβλίο του An Introduction to Quantum Physics κυκλοφόρησε πρόσφατα από τον εκδοτικό οίκο Wiley. Το 2003 ανακηρύχτηκε σε επίτιμο διδάκτορα του Πανεπιστημίου Κρήτης ενώ το 2012 του απονεμήθηκε το Εθνικό βραβείο εξαίρετης πανεπιστημιακής διδασκαλίας Ξανθόπουλου - Πνευματικού. Για το σύνολο της προσφοράς του τιμήθηκε το 2015 με τον Ανώτερο Ταξιάρχη του Φοίνικα της Ελληνικής Δημοκρατίας. Ως ιδρυτικό μέλος και διευθυντής των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας μέχρι το 2013, είχε τη βασική ευθύνη για τη δημιουργία του πρώτου πανεπιστημιακού εκδοτικού οίκου της χώρας. Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον του στράφηκε στα ανοικτά διαδικτυακά μαθήματα και τους νέους δρόμους που αυτά ανοίγουν για την εξίσωση των ευκαιριών στην ποιοτική εκπαίδευση. Πιστεύει ότι η χώρα μας δεν μπορεί να μείνει έξω από τις επαναστατικές αλλαγές που συντελούνται αλλού σε αυτό το θέμα και γι’ αυτόν το σκοπό πήρε την πρωτοβουλία για την ίδρυση του Mathesis —ενός αυτόνομου και αυτοχρηματοδοτούμενου τμήματος των ΠΕΚ— 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.

Αξιολόγηση του μαθήματος από τους φοιτητές του

Κατά την πρώτη φορά που προσφέρθηκε το μάθημα οι φοιτητές του (48 απαντήσεις) αξιολόγησαν το μάθημα από τα ερωτηματολόγια εξόδου ως εξής:

Είστε ικανοποιημένος απ' αυτό που μάθατε σε σχέση μ' αυτό που περιμένατε;

Πολύ ικανοποιημένος: 65%
Ικανοποιημένος: 33%
Λίγο ικανοποιημένος: 2%
Καθόλου ικανοποιημένος: 1%

Έγραψαν για το μάθημα

Η εφαρμοσμένη κβαντομηχανική ξεπέρασε τις προσδοκίες μου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα το όριο Chandrasekhar που στην σχολή μου στο Φυσικό μας δινόταν σαν έτοιμος τύπος στην αστροφυσική. Πριν απο λίγες ημέρες βρέθηκα με έναν παλιό μου συμφοιτητή για μπύρα και σε μια χαρτοπετσέτα, με Pauli και Heisenberg, του απέδειξα τον τύπο. Ο φίλος μου εντυπωσιάστηκε όχι με εμένα αλλά με το πόσο απλό ήταν.
-Δημήτρης Α.


Θα ήθελα να εκφράσω με τη σειρά μου, αν και κάπως καθυστερημένα, τις αμέριστες ευχαριστίες μου στο Δάσκαλό μας (ας μου επιτραπεί ο κτητικός προσδιορισμός αφού εδώ και τόσους μήνες παρακολουθώ ανελλιπώς τις διαλέξεις του "πρόσωπο με πρόσωπο") για τις γνώσεις που μας προσέφερε αγόγγυστα με τόσο πάθος, ενθουσιασμό και υπομονή, σε ένα τομέα υψηλών κατά τη γνώμη μου απαιτήσεων, που όμως με τη χαρισματική του διδασκαλία, παρουσίαζε τα θέματα με τέτοιο τρόπο που τα έκανε να φαίνονται τόσο απλά και κατανοητά. Έμαθα πάρα πολλά πράγματα, αν και δυσκολεύτηκα σε επιμέρους θέματα, αλλά κυρίως μπόρεσα να δώσω ερμηνεία σε φαινόμενα που τα θεωρούσα δεδομένα με δογματικό τρόπο, πράγμα αντιφατικό για τις θετικές επιστήμες[...] Όλο αυτόν τον καιρό ένιωσα πάλι την αίσθηση του να είμαι φοιτητής/μαθητής παρότι έχουν περάσει κάμποσα χρόνια από τότε, ενώ τώρα είμαι εκπαιδευτικός.
-Νίκος Α.


Με τη δική σας υποστήριξη συνεχίζουμε


Τα μαθήματα του Mathesis προσφέρονται δωρεάν και έτσι θα συνεχίσουν. Μπορείτε να τα παρακολουθήσετε μέχρι τέλους και να συμμετέχετε στα εβδομαδιαία τεστ και την τελική εξέταση. Στα περισσότερα μαθήματα θα σας ζητείται όμως ένα μικρό αντίτιμο –της τάξης των 20€– για την έκδοση της βεβαίωσης επιτυχούς παρακολούθησης, εφόσον βέβαια την δικαιούστε έχοντας εξασφαλίσει την απαιτούμενη ελάχιστη επίδοση του 50%. Για τους ανέργους η βεβαίωση χορηγείται δωρεάν. Από την πλευρά μας θεωρούμε αυτό το μικρό αντίτιμο ως την αναγκαία συμβολή σας για τη συνέχιση της λειτουργίας ενός θεσμού που υπηρετεί δημόσιους σκοπούς χωρίς να δέχεται ούτε ένα ευρώ –άμεσης ή έμμεσης– κρατικής ενίσχυσης. Βασίζεται μόνο σε δωρητική στήριξη —η οποία καλύπτει πλέον μόνο ένα μικρό μέρος των ετήσιων δαπανών του— και εθελοντική εργασία. Η συνέχιση της λειτουργίας του Mathesis απαιτεί λοιπόν και τη δική σας ενεργό στήριξη. Σε αυτό το πνεύμα θεωρούμε αναγκαίο πριν τη συμμετοχή σας στην τελική εξέταση του μαθήματος να αναλάβετε μια ηθική δέσμευση απέναντι στο Mathesis. Ότι αν ολοκληρώσετε επιτυχώς το μάθημα και δικαιούστε τη βεβαίωση παρακολούθησης, θα καταβάλετε το αντίτιμο των 20€ για την απόκτησή της, έστω κι αν δεν έχει μια προφανή χρησιμότητα για σας. Ένα μικρό βήμα για σας, μια αναγκαία συνθήκη όμως για τη δυνατότητα του Mathesis να σας προσφέρει την ποιότητα μαθημάτων που σας προσέφερε μέχρι τώρα.

Σας γνωστοποιούμε επίσης ότι για την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος θα ενημερωθείτε από τη σελίδα της Προόδου σας, δεν θα έχετε όμως πρόσβαση στην επίδοσή σας μέχρι την εκπλήρωση της ηθικής δέσμευσης που αναλάβατε.

Υπενθυμίζουμε ότι οι βεβαιώσεις επιτυχούς παρακολούθησης χορηγούνται δωρεάν σε εγγεγραμμένους στον ΟΑΕΔ άνεργους.

  1. Κωδικός Μαθήματος

    ΦΥΣ3.3
  2. Λήξη Μαθήματος

  3. Προσπάθεια

    25 ώρες
  4. Διάρκεια

    5 εβδομάδες
  5. Παρακολούθηση

    Δωρεάν
  6. Κόστος Βεβαίωσης

    20€
Enroll