Moderna fizika i primjene u elektrotehnici

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2023./2024.

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.

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
Izborni predmeti (5. semestar)
Izborni predmeti (5. semestar)
Sveučilišni diplomski
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
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

Za studente

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