Description

Introduktion til statistiske metoder i fysikken. Hovedeksempler er:

1. 1) Kvantestatistik og entropi.
2. 2) Mikrokanonisk ensemble.
3. 3) Statistisk fysik og termodynamik.
4. 4) Tilstandssummer og fordelingsfunktioner.
5. 5) Det store kanoniske ensemble.
6. 6) Fermi-gassen: metaller, Fermi overflader, og astrofysik.
7. 7) Foton-gassen: hulrumsstråling og legemers varmestråling.
8. 8) Bose-gassen: Bose-Einstein kondensation. 
9. 9) Faseovergange og Ising modellen.

Færdigheder

• Kan beregne tilstandssummen Z i simple situationer, og derfra udlede fundamentale målbare fysiske størrelser.
• Kan beregne et sort legemes temperatur ud fra legemets varmestråling.
• Kan identificere og anvende korrekte fordelingsfunktioner i statistiske sammenhænge.
• Kan identificere entropien i givne situationer og derfra beregne ligevægts-størrelser.
• Kan identificere en given situation for værende relevant for hhv fermioner eller bosoner, og derudfra anvende kendskaberne for hhv Fermi-gassen eller Bose-gassen til at udregne f.eks. energi, varmefylde, og tryk.
• Kan beregne tilstandstætheden for simple systemer, og anvende denne til at finde fysiske størrelser, f.eks. varmefylde og energi.
• Kan adressere faseovergange og kritiske fænomener.

 

Viden

Den studerende vil kunne

• Forklare fundamentale begreber så som entropi, termisk ligevægt, og den mikroskopiske forståelse af termodynamik.
• Redegøre for Boltzmann-faktoren og den fri-energi af simple systemer.
• Være bekendt med det kemiske potential og anvendelse af Gibbs fordelingen.
• Forklare varmefylden af simple molekylære gasser som funktion af temperaturen i termer af translation, rotationer og vibrationer.
• Redegøre for den udartede Fermi gas' termiske egenskaber, dvs. varmekapacitet, tryk vs temperatur, og relatere disse til dagligdags direkte observerbare fænomener.
• Redegøre for termiske egenskaber ved Bose (Foton) gassen. 

 

Kompetencer

Gennem kurset får den studerende belyst dele af termo- og kvantefysikken ud fra et fælles, statistisk fysisk udgangspunkt, hvilket giver kompetence hen imod at forstå den underlæggende, sammenhængende beskrivelse af fysik.

Recommended qualifications

Termodynamik og kvantemekanik svarende til det obligatoriske i bacheloruddannelsen i fysik.