Behörighetskrav

Mekanik III, Elektromagnetism I, Termodynamik och Kvantfysik eller motsvarande.

Mål

Kursen avser att ge en introduktion till den statistiska mekaniken och några viktiga tillämpningar. Kursen ger en inblick i hur sannolikhetsteorin kan utnyttjas för att få fram samband mellan materiens mikroskopiska struktur och makroskopiska egenskaper.

Efter fullgjord kurs skall studenten kunna:

• redogöra för de relevanta storheter som används för att beskriva makroskopiska system, termodynamiska potentialer och ensembler
• redogöra för den makroskopiska respektive den mikroskopiska beskrivningen av temperatur, entropi och fri energi samt deras beskrivning i termer av sannolikheter
• redogöra för teorin för den statistiska mekaniken och de approximationer som möjliggör en statistisk beskrivning
• tillämpa teorin på gaser och kristaller samt konstruera mikroskopiska modeller och utifrån dessa härleda termodynamiska observabler
• redogöra för kvantmekanikens betydelse och konsekvenser för makroskopiska partikelsystem
• redogöra för modellernas styrka samt deras brister och kunna jämföra olika mikroskopiska modeller
• visa analytisk problemlösningsförmåga inom de för kursen relevanta områdena

Innehåll

Termodynamiska potentialer. Fasrummet och fördelningar i fasrummet. Maxwell-Boltzmann- fördelningar med tillämpningar. Ensembler. Fluktuationer. Tillämpningar på kristaller och gaser. Kvantstatistik. Bose-Einstein- och Fermi-Dirac-statistik, Bose-Einstein-kondensat. Grunderna för metallernas elektronteori.

Undervisning

Föreläsningar och lektionsövningar

Examination

Skriftlig tentamen vid kursens slut med problem och räkneuppgifter.