Moderna fizika i primjene u elektrotehnici

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2024./2025.

Nositelji

Izv. prof. dr. sc.
Saša Ilijić
Prof. dr. sc.
Silvio Hrabar
Akademik prof. dr. sc.
Zvonimir Šipuš

Opis predmeta

Fizikalna ograničenja klasičnih elektromagnetskih struktura. Umjetne elektromagnetske strukture (metamaterijali i inženjerske primjene). Prijelaz na mikroskopsku fiziku: kvantizacija energije, valovi materije, Schrödingerova jednadžba i interpretacija valne funkcije. Matrični opis kvantne fizike: Diracova notacija, usporedba klasičnog i kvantnog harmonijskog oscilatora, koherentna stanja. Elektromagentski val u dvolomnom kristalu, usporedba klasičnog i kvantnog objašnjena, inženjerske primjene (kvantno kriptiranje). Terahertzni i nano-elektromagnetski sustavi. Optičke komunikacije, fotonika i optoelektronika. Računalno rješavanje elektromagnetskih problema.

Preduvjeti

Osnovna načela elektromagnetizma.

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
[FER3-HR] Elektrotehnika i informacijska tehnologija - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
[FER3-HR] Računarstvo - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)

Ishodi učenja

  1. objasniti 3D Schrödingerovu jednadžbu
  2. objasniti kutnu količinu gibanja u kvantnoj mehanici i spin elektrona
  3. objasniti Maxwellove jednadžbe u dielektricima i vodičima
  4. Objasniti disperzione relacije
  5. Objasniti utjecaj električnog i magnetskog polja na energijske razine elektrona
  6. Objasniti vezanje atoma u molekulama i kristalima.

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja u 2 ciklusa od 7 i 6 tjedana

Seminari i radionice

Seminari

Laboratorij

--

Mentorski rad

--

Ostalo

Rasprave

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Seminar/Projekt 0 % 70 % 0 % 70 %
Završni ispit: Usmeni 30 %

Tjedni plan nastave

  1. Uvod: Fizikalna ograničenja klasičnih elektromagnetskih struktura
  2. Umjetne elektromagnetske strukture: metamaterijali
  3. Inženjerske primjene metamaterijala u radiofrekvencijskom području: minijaturizacija antena i valovoda, radarska nevidljivost
  4. Inženjerske primjene metamaterijala u optičkom području: plazmonika i metatronika
  5. Prijelaz na mikroskopsku fiziku: kvantizacija energije, valovi materije, Schrödingerova jednadžba i interpretacija valne funkcije
  6. Diracova notacija i matrična formulacija kvantne fizike
  7. Usporedba kvantnog i klasičnog harmonijskog oscilatora
  8. Međuispit
  9. Elektromagentski val u dvolomnom kristalu, usporedba klasičnog i kvantnog objašnjena, inženjerske primjene (kvantno kriptiranje)
  10. Terahertzni i nano-elektromagnetski sustavi, “svjetlosna” računala – spoj klasičnog elektromagnetizma i kvantne fizike
  11. Optičke komunikacije, fotonika i optoelektronika
  12. Računalno rješavanje elektromagnetskih problema: važnost fizikalne slike
  13. Računalno rješavanje elektromagnetskih problema: klasični i pametni antenski sustavi
  14. Računalno rješavanje elektromagnetskih problema: klasične i pametne metapovršine
  15. Završni ispit

Literatura

D. Horvat (2011.), Fizika 2: titranje, valovi, elektromagnetizam, optika i uvod u modernu fiziku, Neodidakta
W. Douglas, K. Do-Hoon, Kwon (ur.) (2014.), Transformation Electromagnetics and Metamaterials, Springer
S. Zouhdi, A. Sihvola, A. Vinogradov (ur.) (2009.), Metamaterials and Plasmonics: Fundamentals, Modelling, Applications, Springer
N. Engheta, R. Ziolkowski (ur.) (2006.), Metamaterials, Physics and Engineering Explorations, Wiley and IEEE Press

Izvedba

ID 183491
  Zimski semestar
5 ECTS
R2 Engleski jezik
R1 E-učenje
60 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

89 izvrstan
76 vrlo dobar
63 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet