10122 Statistisk fysik

2024/2025

Kursusinformation
Statistical Physics
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Generel retningskompetence (MSc), Engineering Physics
Retningsspecifikt kursus (MSc), Engineering Physics
E3A (tirs 8-12)
Campus Lyngby
Forelæsninger, grupperegning, computerøvelser og hjemmeopgaver.
13-uger
E3A, F3A
Skriftlig eksamen
Helhedsvurdering. Bedømmelse af hjemmeopgaver indgår med en vejledende vægt på 25%
Skriftlig eksamen: 4 timer
Alle hjælpemidler - uden adgang til internettet
7-trins skala , intern bedømmelse
10120
Henning Friis Poulsen , Lyngby Campus, Bygning 310 , hfpo@fysik.dtu.dk
Kristian Sommer Thygesen , Lyngby Campus, Bygning 309 , thygesen@fysik.dtu.dk
10 Institut for Fysik
I studieplanlæggeren
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.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • 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.
Litteraturhenvisninger
H. Gould og J. Tobochnik: Statistical and Thermal Physics, Princeton University Press, 2010, ISBN: 978-0-691-13744-5.
Sidst opdateret
02. maj, 2024