Introduction à la physique de la matière condensée

Durée

26h Th, 26h Pr

Nombre de crédits

Enseignant

Matthieu Verstraete

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue française

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Ce cours est une introduction à la physique des matériaux aussi divers que les isolants, les semiconducteurs ou les métaux. Il a pour but de faire découvrir les règles de comportement et d'expliquer les mécanismes physiques qui régissent la matière condensée, du niveau microscopique au niveau macroscopique.
Plan du cours
0. Les symétries: ordres et désordres dans la matière condensée. 1. Introduction aux systèmes condensés de matière contenant des électrons et des atomes 2. Les vibrations dans les solides 3. Les propriétés thermiques des matériaux 4. Les états électroniques 5. Le transport électronique et / ou les transitions de phase

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

Les étudiants apprendront à manier les calculs de mécanique classique et quantique dans le cadre de l'étude de la matière condensée.

* Raisonnement global et déductif
* Modélisation simple de phénomènes complexes et collectifs
* Addition progressive de complexité dans les modèles pour capturer des aspects spécifiques de la physique du problème
* Applications à des problèmes concrets de l'électromagnétisme, la mécanique quantique, et des mathématiques apprises au cours des 2.5 années de BAC.
* Lien réciproque entre la phénoménologie et les explications microscopiques pour les comportements des matériaux
* Connaissance des modes de fonctionnement de techniques expérimentales courantes

Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, III.1, III.2, V.2 du programme de bachelier ingénieur civil.

Savoirs et compétences prérequis

Analyse mathématique (y compris les transformées de Fourier)
Physique générale
Chimie générale.
Physique quantique.

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Cours ex-cathedra et exercices interactifs

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Le cours sera donné au second quadrimestre.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Notes de cours.
Références:

• N. ASHCROFT, N.D. MERMIN, Solid State Physics, Saunders College (1976)
• Ch KITTEL Introduction to Solid State Physics, Wiley (8th ed 2004)
• R. J. ELLIOTT, Physics and Chemistry of Solids, Wiley (1998)

Modalités d'évaluation et critères

Examen écrit + oral en première et seconde session. L'examen oral comprend 3 sous-questions: 1) question sur le chapitre 0 (symétries) 2) question sur les phonons, chapitres 2+3 3) question sur les électrons, les semiconducteurs ou les transitions de phase, chapitres 4+5+6
Les questions sont préparées au tableau pendant 10-15 minutes, et ensuite exposées par le candidat.

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Pas de remarque

Contacts

Prof. Matthieu Verstraete
bureau 4/50 B5a Physique

tél. : +32 (0)4 366 90 17
e-mail : matthieu.verstraete@uliege.be

Assistant:
Maxime Mignolet
bureau 4/3 B5a Physique
quartier agora
Tel: 04 366 3636
Email m.mignolet@uliege.be

Association d'un ou plusieurs MOOCs

Notes en ligne