Propriedades Físicas dos Materiais

Objetivos

O objectivo é que os alunos aprendam a relacionar a estrutura atómica com as propriedades macroscópicas dos sólidos, nomeadamente através da interacção com os diferentes tipos de ondas (raios-X, fonões, electrões).

Programa

Células de Wigner-Seitz. Rede recíproca. Propriedades. Equação vectorial de Bragg. Factor de estrutura. Factor de dispersão atómica. Diagrama de Ewald. Zonas de Brillouin. Energia das estruturas cristalinas. Modelos com dipolos e com cargas (cristais iónicos). Constante de Madelung. Energia de Madelung. Vibrações em sólidos. Fonões. Relações de dispersão. Velocidade de grupo, de fase, do som. Modelo quântico do oscilador harmónico linear. Propriedades térmicas. Calor especifico, modelos de Einstein e Debye. Condutividade térmica em sólidos não metálicos. Coeficiente de expansão. Modelo do electrão livre. Distribuição de Fermi-Dirac. Energia de Fermi. Condutividade eléctrica e térmica nos metais. Teoria das bandas. Gaps de energia. Teorema de Bloch. Modelo do electrão quase-livre. Modelo de Kroning-Penney. Semicondutores intrínsecos e extrínsecos. Concentração de electrões e de buracos. Energia de Fermi. Energia média e mais provável. Propriedades magnéticas. Propriedades ópticas.

Pré Requisitos

Cálculo diferencial e integral. Álgebra linear. Electromagnetismo.

Competências Transversais

Pensamento crítico e inovador (criatividade, pensamento estratégico, resolução de problemas, tomada de decisão) Competências interpessoais (apresentações orais, trabalho em equipa, competencias de organização e comunicação) Competências Intrapessoais (autodisciplina, entusiasmo, preseverança, auto motivação, utilização de ferramentas informáticas, multimedia e apresentação).

Componente Laboratorial

não tem.

Componente de Programação

(10%) Apresentação em grupo (5 alunos por grupo) de trabalho de programação sobre tópicos de Física: função erro, modelo de Debye, constante de Madelung do NaCl, modelo de temperatura, distância extremo-a-extremo em cadeias poliméricas, máximos e mínimos em funções de onda H, normalização em funções de onda H, atractor de Lorenz, função de distribuição radial, distribuição normal gerada aleatoriamente.

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação todo o aluno deve divulgar qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo o aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.