Vaste stof fysica onderbouwd

- Ondersteuning bij nieuw leerplan fysica 3de graad, MODULE vaste stof - 

Vaste stof fysica heeft als doel om de eigenschappen van vaste stoffen te relateren aan het microscopisch model van die vaste stoffen. Op atomair niveau bestaat de vaste stof uit een stapeling atomen in een kristalstructuur, waarbij mogelijk elektronen delocaliseren uit de atomen en een “zee” van conductie-elektronen vormen.
Deze nascholing biedt een inleiding in vaste stoffysica met de bedoeling je kennis van dit vakgebied te verdiepen. Voor metalen werken we het Drude model uit, een eenvoudig klassiek model waarmee je het microscopisch gedrag van elektronen beschrijft met kinematica, en hieruit de elektrische en optische eigenschappen van metalen verklaart.

Programma

Eerst wordt een verdiepende uitleg gegeven over vaste stoffysica, om je achtergrondkennis over dit vakgebied te versterken. Vertrekkend uit de ontdekking van het elektron, beginnen we met de vroege microscopische modellen omtrent vaste stoffen. Daarna komt de kwantummechanische beschrijving van vaste stoffen op de proppen, met Sommerfeld. Sommerfeld kon echter het onderscheid tussen metalen en isolatoren nog niet verklaren. Daarvoor hebben we bandentheorie nodig, het werk van Bloch.

Daarna volgt de “moderne” vaste stoffysica. Wat zijn de onderwerpen waarnaar tegenwoordig onderzoek wordt gedaan, en wat zijn de grote open vragen? Dit deel helpt u om de actuele ontwikkelingen beter te begrijpen. We gaan in op supergeleiding en nanotechnologie, twee onderwerpen die ook het brede publiek boeien en waar betere leerlingen misschien vragen over willen stellen, of een eindwerk over wensen te maken.

Ten slotte zoeken we hoe uit bovenstaande onderwerpen een mogelijk pakket van zes lesuur kan gedistilleerd worden. Het voorstel hierbij is het Drude model. Dit voorbeeld integreert immers kennis uit kinematica, elektriciteit en optica, in de context van vaste stoffysica. Het illustreert ook mooi het doel van de vaste stoffysica: uit microscopische modellen afleiden wat de eigenschappen zijn van het materiaal op mensenmaat.

Doelstellingen

De deelnemers:

-  hebben de basiskennis over vaste stoffysica verworven;

-  kunnen moderne ontwikkelingen, met name supergeleiding en nanotechnologie, duiden;

-  beschikken over een voorstel van theoretische vakinhoud voor een lesmodule over vaste stof

Doelgroep

Leraren fysica 3^de graad.

Begeleiding

Prof. Jacques Tempère, Universiteit Antwerpen.

Praktisch

Drank en syllabus inbegrepen.