Τα Μαθήματα Κατεύθυνσης Φυσικού

6.3.  ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

5ο εξάμηνο

Κβαντομηχανική II  (9.4.09.5.1.9)

Μαθηματική θεμελίωση της Κβαντομηχανικής. Εξίσωση Schroedinger. Εφαρμογές σε στάσιμες καταστάσεις. Μετάβαση από την Κλασική στην Κβαντική Μηχανική. Αρμονικός ταλαντωτής. Τριδιάστατα δυναμικά. Φορτισμένα σωματίδια σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Θεωρία στροφορμών. Εισαγωγή στο σπιν. Ανεξάρτητη από το χρόνο θεωρία διαταραχών. WKB.  Θεωρία μεταβολών.

Φυσική Συμπυκνωμένης Ύλης  (9.4.10.5.1.9)       

Μοντέλο ελεύθερων ηλεκτρονίων. (Ιδιότητες θερμικής ισορροπίας. Ιδιότητες μεταφοράς). Κρυσταλλικά πλέγματα. Περίθλαση ακτινοβολίας από κρυστάλλους. Το αντίστροφο πλέγμα. Δεσμοί στους κρυστάλλους. (Ταξινόμηση των κρυστάλλων). Κίνηση ηλεκτρονίων σε περιοδικό δυναμικό. Ενεργειακές ζώνες. Ημιαγωγοί. Ταλαντώσεις πλέγματος. Θερμικές ιδιότητες. Επιφάνειες. Άμορφα υλικά.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Θερμοδυναμική  (9.4.07.5.1.9)

Θερμοκρασία. Θερμότητα. Έργο. Εσωτερική ενέργεια. Αραιό αέριο. Νόμοι των αραιών αερίων. Ισόθερμη και αδιαβατική μεταβολή. Κινητική θεωρία των αερίων. Κατανομή Maxwell-Boltzmann. Εφαρμογές. Πραγματικά αέρια. Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής. Αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές μεταβολές. Μηχανή Carnot. Θερμοδυναμικός συντελεστής της μηχανής Carnot. Εντροπία. Δεύτερος και τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής. Ειδική θερμότητα. Συντελεστής συμπιεστότητας. Χημικό δυναμικό. Ενθαλπία. Ελεύθερη ενέργεια. Αλλαγές φάσης. Εφαρμογές.

Ηλεκτρονικά και Εργαστήριο  (9.4.16.5.1.9)

Όργανα και μετρήσεις συνεχών (DC) μεγεθών. Ο παλμογράφος και μετρήσεις εναλλασσομένων μεγεθών. Βασικά θεωρήματα κυκλωμάτων συνεχούς ρεύματος. Ημιτονική απόκριση κυκλωμάτων R, L και C. Κυκλώματα γέφυρας συνεχούς (DC) και εναλλασσομένου (AC). Μεταβατική απόκριση κυκλωμάτων σειράς RLC. Ανάλυση Fourier τετραγωνικής κυματομορφής.
Χαρακτηριστική καμπύλη διόδου, κυκλώματα διόδου και ανορθωτικές διατάξεις. Χαρακτηριστικά των bipolar και Field Effect Transistor. Ενισχυτής Κοινού Εκπομπού. Γραμμικά κυκλώματα Λειτουργικού Ενισχυτή (Operational Amplifier). Μη γραμμικά κυκλώματα Λειτουργικού Ενισχυτή.
Ψηφιακά κυκλώματα Ι: Λογικές Πύλες και συνδυαστικά κυκλώματα. Ψηφιακά κυκλώματα ΙΙ: Flip-Flop και ακολουθιακά κυκλώματα

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Εργαστηριακή Φυσική IΙΙ  (9.4.20.5.1.9)

Οκτώ εργαστηριακές ασκήσεις:

• Πείραμα Franck-Hertz.
• Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
• Περίθλαση ηλεκτρονίων.
• Οπτική φασματοσκοπία
• Ακτινοβολία μέλανος σώματος.
• Θερμιονική εκπομπή.
• Μελέτη του νόμου Wiedemann-Franz.
• Φαινόμενο Hall.
  

6ο εξάμηνο

Ηλεκτρομαγνητισμός ΙΙ  (9.4.12.6.1.9)

Ηλεκτρικά πεδία στην ύλη. Διηλεκτρικά υλικά. Μαγνητικά πεδία στην ύλη. Μαγνητικά υλικά. Εξισώσεις του Maxwell στο κενό και στην ύλη. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό. Διάνυσμα Poynting. Διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε αγώγιμα μέσα. Ανάκλαση και μετάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Πόλωση. Συντελεστές Fresnel. Διασπορά.

Ατομική και Μοριακή Φυσική  (9.4.13.6.1.9)

Στοιχεία Κβαντικής Μηχανικής. Εισαγωγή στη δομή ατόμων και μορίων: (α) Μονοηλεκτρονικά άτομα, ατομικά τροχιακά, αναλυτικές και αριθμητικές λύσεις, (β) Μονοηλεκτρονικό μόριο , μοριακά τροχιακά, χημικός δεσμός (Ι), (γ) Πολυηλεκτρονικά άτομα, κεντρικό πεδίο, θεωρία Hartree-Fock, ανοικτοί φλοιοί, σύζευξη ορμών.  Θεωρίες διαταραχών και μεταβολών και στοιχειώδεις εφαρμογές. Αλληλεπίδραση με εξωτερικά πεδία - λέιζερ. Στοιχεία ατομικής και μοριακής φασματοσκοπίας. Εισαγωγή στη θεωρία σκέδασης - καταστάσεις συντονισμού.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Οπτική και Εργαστήριο  (9.4.15.6.1.9)

Κυματικές έννοιες, εισαγωγή στην οπτική. Πόλωση του φωτός. Ανάκλαση, διάθλαση σε επίπεδες και καμπύλες επιφάνειες. Κάτοπτρα, φακοί, ιδιότητες και σφάλματα. Οπτικά όργανα (οφθαλμός, μεγεθυντικός φακός, μικροσκόπιο, τηλεσκόπιο). Χωρική, χρονική συμφωνία. Συμβολή, περίθλαση. Οπτικοί μετασχηματισμοί Fourier, χωρικά φίλτρα. Ολογραφία
Εργαστήρια: Πέντε εργαστηριακές ασκήσεις: 1. Συμβολή-περίθλαση, σχισμές-  φράγματα, πλακίδια καθυστέρησης.  2. Οπτικοί μετασχηματισμοί Fourier.
3. Συμβολομετρία (Michelson, Fabry-Perot).  4. Οπτική μετάδοση πληροφοριών.
5. Ολογραφία.

Τεχνικές της Πειραματικής Φυσικής  (9.4.21.6.2.9)

Πρότυπα φυσικών μεγεθών. Χαρακτηριστικά οργάνων. Όργανα και μέθοδοι μέτρησης βασικών φυσικών μεγεθών. Θόρυβος και όρια μετρήσεων. Στοιχεία επεξεργασίας ηλεκτρικού σήματος. Προστασία από ηλεκτρονικό, ηλεκτρομαγνητικό, ηχητικό και σωματιδιακό θόρυβο. Τεχνικές μέτρησης και καταγραφής σήματος. Οπτικά συστήματα. Συστήματα κενού. Κρυογενική. Κανόνες ασφαλείας, πειραματική πρακτική και κανόνες λειτουργίας του ερευνητικού και του εκπαιδευτικού εργαστηρίου.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Διηλεκτρικές, Οπτικές και Μαγνητικές Ιδιότητες των Υλικών  (9.4.29.6.2.9)

Διηλεκτρικές και Οπτικές Ιδιότητες των Μονωτών.  Στατικά πεδία: Τοπικό ηλεκτρικό πεδίο. Πολωσιμότητα. Διηλεκτρική σταθερά. Εναλλασσόμενα πεδία: Οπτική απορρόφηση. Πολαριτόνιο. Πιεζοηλεκτρισμός. Σιδηροηλεκτρισμός.
Μαγνητικές Ιδιότητες της Υλης. Διαμαγνητισμός. Παραμαγνητισμός. Σιδηρομαγνητισμός, Αντισιδηρομαγνητισμός και Σιδηριμαγνητισμός.
Φαινόμενα Μαγνητικού Συντονισμού: Ηλεκτρονικός μαγνητικός συντονισμός. Μηχανισμοί εφησύχασης. Εξισώσεις Bloch για τη μόνιμη κατάσταση. Πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός. Υπεραγωγιμότητα.

Θεωρία ομάδων στη Φυσική (Συμμετρίες στη Φυσική)  (9.4.23.6.2.9)

Ορισμός και άλγεβρα ομάδας. Ομάδα στροφών. Αναπαραστάσεις ομάδων. Πίνακες χαρακτήρων, συναρτήσεις βάσης. Ευθύ γινόμενο ομάδων, συντελεστές Clebsch-Gordan, θεώρημα Wigner-Eckart. Η ομάδα της εξίσωσης Schroedinger. Κρυσταλλογραφικές σημειακές ομάδες και ομάδες χώρου. Μακροσκοπικές ιδιότητες και συμμετρία κρυστάλλων, αρχή του Neumann. Τανυστικές ιδιότητες των υλικών και σύνδεση με ομάδες συμμετρίας. Προβλέψεις ιδιοτήτων και επιπτώσεις της συμμετρίας στη Φυσική των υλικών. Αντιστροφή χρόνου και μαγνητικές ομάδες. Η άλγεβρα Lie των ομάδων SU(n). Εκθετική συνάρτηση πινάκων, εφαρμογές στις SU(2) και SU(3). Αναπαραστάσεις και γινόμενα της SU(n). Λοιπές άλγεβρες Lie. Εισαγωγή στις συμμετρίες των στοιχειωδών σωματιδίων.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση

Διδακτική της Φυσικής

7ο εξάμηνο

Στατιστική Φυσική  (9.4.11.7.1.9)

Μικροκανονικό σύνολο. Κανονικό σύνολο. Συνάρτηση επιμερισμού. Σύνδεση με θερμοδυναμικά μεγέθη. Εφαρμογές. Μεγαλοκανονικό σύνολο (κατανομές Fermi-Dirac και Bose-Einstein). Εφαρμογές στο μαγνητισμό. Ακτινοβολία μέλανος σώματος. Πραγματικά αέρια. Αλλαγές φάσης.

Πυρηνική Φυσική και Στοιχειώδη Σωματίδια  (9.4.14.7.1.9)

Εισαγωγή στον πυρήνα: ακτίνα, μάζα, φορτίο, ενέργεια σύνδεσης. Σταθερότητα του πυρήνα. Πρότυπο των φλοιών, μαγικοί αριθμοί. Στροφορμή, ιδιοστροφορμή, σύζευξη, ηλεκτρικές και μαγνητικές ροπές. Αποδιέγερση α, β, γ. Νόμος διασπάσεων. Δοσιμετρία. Πυρηνικές αντιδράσεις, ενεργός διατομή. Σχάση, σύντηξη, πυρηνοσύνθεση.
Εισαγωγή στα στοιχειώδη σωματίδια. Ιδιότητες και ταξινόμηση. Νόμοι διατήρησης. Αλληλεπιδράσεις αδρονίων σε υψηλές ενέργειες. Θεμελιώδες πρότυπο των κουάρκ. Θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: ηλεκτρομαγνητική, ασθενής και ισχυρή. Ενοποιήσεις των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων. Πυρηνική και σωματιδιακή αστροφυσική.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Υπολογιστική Φυσική Ι  (9.4.36.7.2.9)

Σχεδίαση δυναμικών και ισοδυναμικών γραμμών για συστήματα σημειακών ηλεκτρικών φορτίων και απλών κατανομών φορτίου.
Εύρεση των ορίων κίνησης από τη συνάρτηση δυναμικού. Εύρεση της τροχιάς, x(t),  ενός κινητού από τη συνάρτηση δυναμικού. Λύση της εξίσωσης van der Waals για μη τέλεια αέρια. Εύρεση των κβαντομηχανικών ενεργειακών καταστάσεων σωματιδίου σε  πηγάδι δυναμικού πεπερασμένου βάθους.
Εύρεση της τροχιάς, x(t), και της ταχύτητας, v(t),  κινητού σε μία διάσταση από την εξίσωση του Newton, με προσεγγίσεις ομαλά επιταχυνόμενης κίνησης και με χρήση ανάπτυξης Fourier.
Εύρεση της τροχιάς, x(t), και της ταχύτητας, v(t), κινητού σε δύο διαστάσεις. Τροχιά πλανητών, Σκέδαση Rutherford.
Λύση απλών ηλεκτρικών κυκλωμάτων με τους κανόνες του Kirchhoff.

Εισαγωγή στην Αστροφυσική  (9.4.28.7.2.9)

Νευτώνεια Μηχανική και νόμοι του Kepler. Η φύση των αστέρων, αστρική ατμόσφαιρα, εσωτερικό των αστέρων. Ο Ήλιος, φυσικές διεργασίες στο ηλιακό σύστημα, οι πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Γαλαξίες, η φύση των γαλαξιών. Η δομή του σύμπαντος. Μαύρες τρύπες. Κοσμολογία, τα πρώτα στάδια της δημιουργίας του σύμπαντος.

Εφαρμογές των Ιοντιζουσών Ακτινοβολιών στην Ιατρική και τη Βιολογία (9.4.27.7.2.9)

Θεμελίωση των αρχών της φυσικής των ιοντιζουσών ακτινοβολιών. Χαρακτηριστικά των ιοντιζουσών ακτινοβολιών σαν ιδιότητες του ατομικού πυρήνα. Θεωρία αλληλεπίδρασης των ιοντιζουσών ακτινοβολιών με την ύλη. Πυρηνικές αντιδράσεις και παραγωγή ραδιοϊσοτόπων. Κλινική εφαρμογή των ραδιοϊσοτόπων και ραδιοφάρμακα. Οργανολογία ανιχνευτών των τριών βασικών α-, β- και γ- ακτινοβολιών. Επίδραση των ιοντιζουσών ακτινοβολιών στους βιολογικούς οργανισμούς. Επίδραση νετρονίων στη βιολογία και χρήσης τους στη κλινική ιατρική. Προηγμένες τεχνικές κλινικών εφαρμογών και χρήση των επιταχυντικών διατάξεων. Εισαγωγή στην δοσιμετρία και την ακτινοπροστασία.

Προβλέπονται εργαστηριακές ασκήσεις και επισκέψεις σε νοσοκομεία και στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος.
Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Οπτοηλεκτρονική  (9.4.25.7.2.9)

Φυσική Οπτική, φωτόνια, μηχανισμοί οπτικής απορρόφησης, μηχανισμοί φωτοαγωγιμότη-τας, οπτικά-οπτοηλεκτρονικά υλικά, αυθόρμητη και εξαναγκασμένη εκπομπή, απορρόφηση, φθορισμός, φωσφορισμός, φωταύγεια, σύμφωνες και ασύμφωνες πηγές, ενδείκτες, απεικονιστές, ανιχνευτές ακτινοβολίας, θόρυβος και ηλεκτρονικά ανιχνευτών, ενισχυτές εικόνας, διατάξεις Ι2, θερμικοί απεικονιστές, οπτοζεύκτες, διαμορφωτές, υγροί κρύσταλλοι, ολοκληρωμένα οπτικά, φωτονική λογική, εισαγωγή στις οπτικές ίνες - οπτικές επικοινωνίες, εισαγωγή στα λέηζερ και τις εφαρμογές τους.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Ημιαγωγοί και Ημιαγώγιμες Δομές  (9.4.24.7.2.9)

Δομή, Ηλεκτρικές-Μαγνητικές-Οπτικές Ιδιότητες: Γενικά, Δομή ενεργειακών ζωνών, Άμεσο-Έμμεσο Ενεργειακό Χάσμα. Πυκνότητα Φορέων, Ενδογενείς ημιαγωγοί, Προσμίξεις, Δότες-Αποδέκτες. Ευκινησία Φορέων, Ηλεκτρική αγωγιμότητα. Μαγνητικές ιδιότητες, Κυκλοτρονικός συντονισμός, Φαινόμενο Hall. Ισχυρά ηλεκτρικά πεδία και «θερμά» ηλεκτρόνια, Φαινόμενο Gunn. Διάχυση Φορέων, Επανασύνδεση Φορέων (Άμεση-Έμμεση, Επιφανειακή). Εξίσωση συνέχειας. Σημειακές ατέλειες, Εξαρμώσεις, Εξιτόνια. Οπτικές ιδιότητες, Διαδικασίες απορρόφησης. Φωτοαγωγιμότητα, Φωταύγεια.
Ημιαγωγοί Χαμηλών Διαστάσεων. Κβαντικά Πηγάδια-Κβαντικά Νήματα-Κβαντικά Σημεία: Ηλεκτρονιακές ιδιότητες. Διδιάστατο φαινόμενο Hall, Διδιάστατη μαγνητοαγωγιμότητα.
Ανάπτυξη Ημιαγώγιμων Υλικών: Συμπαγείς ημιαγωγοί (Czochralski, Bridgman). Ημιαγώγιμα υμένια και στρωματικά υλικά:Φαινόμενα προσρόφησης - Προετοιμασία καθαρών επιφανειών -Μέθοδοι παρασκευής (PVD, CVD, MBE, MOVPE).
Φυσική επιφανειών: Δομή επιφανειών, Ηλεκτρονιακές Επιφανειακές καταστάσεις Ομοεπαφές p-n και p-n-p. Ετεροεπαφές μετάλλου-ημιαγωγού. Φαινόμενα Μεταφοράς σε Ετεροεπαφές.
Εφαρμογές: Ημιαγώγιμες διατάξεις: bipolar transistors, FETs, modulation doped devices. Οπτοηλεκτρονικές διατάξεις: ηλιακές κυψέλες, φωτοδίοδοι, φωτοανιχνευτές, ημιαγώγιμα λέιζερ.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση

Μέθοδοι Χαρακτηρισμού των Υλικών  (9.4.37.7.2.9)

Δομικός Χαρακτηρισμός: Περίθλαση ακτίνων-Χ, Περίθλαση ηλεκτρονίων, Φασματοσκοπία ηλεκτρονίων Auger, Πυρηνική φασματοσκοπία, Μικροσκοπία (ηλεκτρονική, φαινομένου σήραγγας, ατομικών δυνάμεων).
Θερμικός Χαρακτηρισμός: Διαφορική θερμική ανάλυση, Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης, Θερμομηχανική ανάλυση, Δυναμική μηχανική ανάλυση, Θερμοβαρυτική ανάλυση.
Διηλεκτρική φασματοσκοπία, Φασματοσκοπία μαγνητικού πυρηνικού συντονισμού, Φασματοσκοπία ηλεκτρονικού παραμαγνητικού συντονισμού, Φασματοσκοπία Moessbauer.
Οπτικός Χαρακτηρισμός: Φασματοσκοπία υπερύθρου, Φασματοσκοπία Raman, Ελλειψομετρία, Φασματοσκοπία διαμορφωμένης ανακλαστικότητας, Φασματοσκοπία φωτο- και ηλεκτροφωταύγειας. 
Μη καταστρεπτικός έλεγχος, Επιλογή βέλτιστου υλικού, Σχεδιασμός και ανάπτυξη νέων υλικών.
Εργαστήρια: Περίθλαση ακτίνων-Χ, Φθορισμός ακτίνων-Χ, Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης, Δυναμική μηχανική ανάλυση, Διηλεκτρική φασματοσκοπία, Φασματοσκοπία μαγνητικού πυρηνικού συντονισμού, Φωταύγεια συμπαγών ημιαγωγών και ημιαγώγιμων δομών, Διαμορφωμένη φωτοανακλαστικότητα σύνθετων ημιαγωγών, Παρασκευή λεπτών υμενίων σε σύστημα εξάχνωσης με δέσμη ηλεκτρονίων, Οπτικές μετρήσεις πάχους λεπτών υμενίων (Ελλειψομετρία).
Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

8ο εξάμηνο

Σεμινάριο Φυσικής  (9.4.50.8.2.9)

Παρακολούθηση σεμιναρίων και παρουσίαση ενός θέματος σχετικού με τα διδασκόμενα μαθήματα Φυσικής στην κατεύθυνση του Φυσικού Εφαρμογών.

Θεωρητική Φυσική  (9.4.35.8.2.9) 

Αρχή της ελάχιστης δράσης, εξισώσεις Euler-Lagrange. Λαγκρανζιανή και Χαμιλτωνιανή. Αγκύλες Poisson. Κανονικοί μετασχηματισμοί. Συμμετρίες και νόμοι διατήρησης. Θεώρημα Noether. Τανυστής ορμής-ενέργειας. Άλγεβρα αγκυλών Poisson. Συνεχή δυναμικά συστήματα ως παραδείγματα κλασικών θεωριών πεδίου: (α) ελαστικά μηχανικά μέσα, (β) ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Σχετικιστική κβαντική μηχανική: εξισώσεις Klein-Gordon και Dirac. Μετασχηματισμοί λύσεων κατά Lorentz. Μάζα και σπιν. Λύσεις επίπεδων κυμάτων. Παράδοξο Klein. Σύζευξη με εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Υδρογονοειδή άτομα, σπιν και λεπτή υφή. Διακριτές συμμετρίες (C, P, T). Εξίσωση νετρίνου.

Πυρηνική Φυσική και Εφαρμογές  (9.4.33.8.2.9)

Δέσμιες καταστάσεις νουκλεονίων - δευτέριο - δυνάμεις ανταλλαγής νουκλεονίων. Πυρηνικά πρότυπα (σταγόνας υγρού, φλοιών, συλλογικό). Παραμόρφωση πυρήνων. Ηλεκτρικά και μαγνητικά πολύπολα. Εκπομπή ακτίνων γ. Πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός. Σκέδαση Rutherford. Πυρηνικές αντιδράσεις. Εφαρμογές της Πυρηνικής Φυσικής στη μελέτη υλικών (RBS, ERDA, PIXE κλπ.), στην ιατρική (διάγνωση-θεραπεία), στο περιβάλλον, στην αρχαιομετρία, τη βιομηχανία.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Ανάλυση Σήματος  (9.4.45.8.2.9)

Εισαγωγή στα σήματα, ειδικές περιπτώσεις σημάτων. Συνεχές και Διακριτό σήμα. Μετασχηματισμοί Fourier και Lapalce για συνεχή και διακριτά σήματα. Μετασχηματισμός z. Εξισώσεις διαφορών. Επίλυση εξισώσεων διαφορών. Διακριτός μετασχηματισμός Fourier (DFT). Ταχύς μετασχηματισμός Fourier (FFT). Ψηφιακά φίλτρα FIR και IIR. Σχεδίαση ψηφιακών φίλτρων. Εφαρμογές της ψηφιακής ανάλυσης σήματος.

Ανιχνευτικές και Επιταχυντικές Διατάξεις  (9.4.26.8.2.9)

Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας με την ύλη: Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας Χ και γ με την ύλη. Αλληλεπίδραση φορτισμένων σωματιδίων με την ύλη.
Ανιχνευτές: Αερίου-σπινθηρισμού-στερεάς κατάστασης κλπ. Ανίχνευση  ακτινοβολίας Χ και γ. Ανίχνευση φορτισμένων σωματιδίων. Ανίχνευση νετρονίων. Ανιχνευτικά συστήματα πειραμάτων υψηλών ενεργειών: ανιχνευτές τροχιών, ανιχνευτές ενεργειών (θερμιδόμετρο), ανιχνευτές μιονίων, μαγνήτες, ανιχνευτές Cerenkov, ανιχνευτές αερίου.
Επιταχυντές: Ηλεκτροστατικός επιταχυντής. Μεταφορά δέσμης. Γραμμικοί επιταχυντές. Κύκλοτρον. Σύγχροτρον. Επιταχυντές συγκρουομένων δεσμών.
Λήψη δεδομένων: Συνθήκες σκανδαλισμού και καταγραφής δεδομένων. Τεχνικές ανάλυσης δεδομένων και μέθοδοι προσομοίωσης.
Πειράματα: Περιγραφή χαρακτηριστικών πειραμάτων.
Το μάθημα περιλαμβάνει εκπαιδευτικές επισκέψεις σε εργαστήρια.

Φυσική και Τεχνολογία των Λέιζερ  (9.4.31.8.2.9)

Εισαγωγικές έννοιες, αυθόρμητη και εξαναγκασμένη εκπομπή, αλληλεπίδραση ακτινοβολίας και ύλης, αντλητικές διεργασίες, παθητικά οπτικά αντηχεία, συμπεριφορά λέιζερ συνεχούς κύματος και μεταβατική, τύποι λέηζερ, ιδιότητες δεσμών λέιζερ, μετασχηματισμοί δεσμών λέιζερ, ειδικά θέματα Φυσικής και τεχνολογίας των λέιζερ, μερικές εφαρμογές των λέιζερ, ασφάλεια λέιζερ.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Φυσική των Ηλεκτρονικών Διατάξεων  (9.4.30.8.2.9)

Ωμικές και ανορθωτικές  επαφές στους ημιαγωγούς. Επαφές μέταλλο-ημιαγωγός (Schottky). Χαρακτηριστικές I-V. Διπολικές διατάξεις: (α) Επαφές p-n, περιοχή φορτίου χώρου, ρεύματα επανασύνδεσης, μεταβατικά φαινόμενα, προσομοίωση. (β) Διπολικά transistor: μεταβατικά φαινόμενα, προσομοίωση και ισοδύναμα κυκλώματα, αρχές σχεδιασμού, φαινόμενα μικρών διαστάσεων, βαλλιστικά και κβαντικά  φαινόμενα. Διατάξεις MOS (μέταλλο-οξείδιο-ημιαγωγός): (α) Χωρητικότητα MOS: κύρτωση ενεργειακών ζωνών, επιφανειακές καταστάσεις, χωρητικότητα και αγωγιμότητα σαν συνάρτηση της τάσης πόλωσης και της συχνότητας. Τεχνικές χαρακτηρισμού επιφανειακών καταστάσεων. (β) Transistor MOS: Στατική και δυναμική απόκριση, προσομοίωση, επιφανειακή ευκινησία φορέων, φαινόμενα υψηλού πεδίου και μικρών διαστάσεων, αξιοπιστία των διατάξεων. Είδη διατάξεων [JFET, MESFET, (Metal Semiconductor Field Effect Transistor), C-MOS κλπ.]. Εισαγωγή στις  νανοηλεκτρονικές διατάξεις.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση

Πολυμερή και Σύνθετα Υλικά  (9.3.30.8.2.9)

Πολυμερή: Εισαγωγικές έννοιες, ταξινόμηση, κατάταξη πολυμερών, μοριακό βάρος. Σύνθεση Πολυμερών. Μέθοδοι πολυμερισμού: σταδιακός αλυσωτός συμπολυμερισμός, τεχνικές πολυμερισμού. Βασικές ιδιότητες και χαρακτηρισμός πολυμερών, διαμορφώσεις μακρομορίων, μεταπτώσεις. Ελαστικότητα,νόμος Hooke, ελαστομερής κατάσταση. Iξωδοελαστικότητα, ερπυσμός, χαλάρωση, δυναμική μηχανική συμπεριφορά. Μηχανική αστοχία πολυμερών, διαρροή, θραύση, κόπωση. Ρεολογία πολυμερών. Κατεργασία πολυμερών, εκβολή και ανάμιξη, μορφοποίηση.
Σύνθετα υλικά: Γενικά περί συνθέτων υλικών. Ενίσχυση με σωματίδια. Ενίσχυση με ίνες.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση

Βιοφυσική  (9.4.17.8.2.9)

Δυνάμεις - αλληλεπιδράσεις μεταξύ βιομορίων. Το νερό και ο ρόλος του στη δομή της έμβιας ύλης. Βιοπολυμερή (δομή, λειτουργία και φυσικές ιδιότητες). Φυσικές μέθοδοι μελέτης μακρομορίων και κυττάρων. Μεμβράνες και φαινόμενα μεταφοράς στις βιολογικές μεμβράνες. Δημιουργία και διάδοση του νευρικού παλμού. Τεχνικές καταγραφής βιοηλεκτρικών δυναμικών. Συστολή των μυών, βιο-θερμοδυναμική, βιοενεργητική. Βιοφυσική της όρασης και της ακοής. Επίδραση φυσικών παραγόντων στην έμβια ύλη.
Εργαστήρια: Φασματομετρία: φάσματα απορρόφησης βιοπολυμερών, συσχέτιση των οπτικών ιδιοτήτων με τη δομή και τη συμπεριφορά των μακρομορίων σε διάφορες συνθήκες (ακτινοβολία, δραστικές ουσίες). Ενίσχυση - καταγραφή βιοηλεκτρικών σημάτων.

Συνεχείς Ομάδες  (9.4.49.8.2.9)

Εισαγωγή στις ομάδες Lie και στην ταξινόμηση Cartan. Εφαρμογές στη Φυσική:
Κλασική Φυσική: Ομάδες στροφών στη κλασική Μηχανική. Λύση προβλημάτων κεντρικών δυναμικών με μεθόδους θεωρίας ομάδων (πρόβλημα Kepler). Ειδική θεωρία σχετικότητας και ομάδες Lorentz και Poincare. 
Κβαντομηχανική: Προσδιορισμός ιδιοκαταστάσεως απλών κβαντομηχανικών συστημάτων με μεθόδους θεωρίας ομάδων. Αρμονικός ταλαντωτής, άτομο υδρογόνου, αλληλεπιδράσεις σωματιδίων με σπιν σε μαγνητικά πεδία.
Πυρηνική Φυσική: Ισοτοπικό σπιν. Υπερπολλαπλότητα Wigner (σύζευξη L-S). Οι ομάδες SU(3) και  SU(6) στην Πυρηνική Φυσική.
Θεωρία Στοιχειωδών Σωματιδίων:  Θεωρίες βαθμίδος και το Καθιερωμένο Πρότυπο.   

 

Νέες Τεχνολογίες στην Εκπαίδευση (9215)

Τι είναι η HTML - Κειμενογράφος για την HTML - Επικεφαλίδα, τίτλος, σώμα - Μορφοποίηση κειμένου - Λίστες - Εικόνα, κείμενο και εικόνα - Σύνδεσμοι (σε άλλη σελίδα, στην ίδια σελίδα, σε αρχείο, email) - Πίνακες - Πλαίσια - Χάρτες - Επιπλέον δυνατότητες - Επάλληλα φύλλα στυλ (CSS): Μια εισαγωγή

9ο εξάμηνο

Υπολογιστική Φυσική ΙΙ, Μοντελοποίηση (9.4.47.9.2.9)

Τυχαίες διαδικασίες: Μέθοδοι Monte-Carlo, διάχυση, εντροπία και το βέλος του χρόνου. Στατιστική Μηχανική: Μετατροπές φάσης. Πρότυπο Ising. Μοριακή δυναμική: τήξη. Κβαντική Μηχανική: δέσμιες καταστάσεις και προβλήματα σκέδασης, πρότυπο Kronig-Penney. Στατιστικές μέθοδοι της Φυσικής: επεξεργασία δεδομένων, προσαρμογή καμπυλών σε πειραματικά δεδομένα.

Στοιχειώδη Σωματίδια  (9.4.41.9.2.9)

Εισαγωγή και ιστορική ανασκόπηση.  Θεωρία ομάδων και το μοντέλο των κουάρκ.   Συμμετρία χειρός.  Μοντέλο παρτονίων.  Θεωρίες βαθμίδας και αυθόρμητο σπάσιμο. Χώρος των φάσεων: υπολογισμοί ενεργού διατομής. Στοιχεία Κβαντικής Χρωμοδυναμικής. Το καθιερωμένο πρότυπο των ηλεκτροασθενών αλληλεπιδράσεων. Μεγαλοενοποιημένες θεωρίες.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Αναγνώριση Προτύπων και Νευρωνικά Δίκτυα  (9.4.48.9.2.9)

Στατιστική Bayes θεωρία για αναγνώριση προτύπων. Συναρτήσεις απόφασης. Κατηγοριοποίηση με συναρτήσεις απόφασης. Αλγόριθμοι εκμάθησης. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των νευρωνικών δικτύων. Βασικές αρχιτεκτονικές: Δίκτυα με εμπρόσθια τροφοδότηση, Δίκτυα με ανάδραση. Τεχνικές μάθησης νευρωνικών δικτύων: Εκπαίδευση με δάσκαλο και χωρίς δάσκαλο - σύνδεση με θεωρία βελτιστοποίησης. Αναγνώριση προτύπων με Νευρωνικά συστήματα.

Εφαρμογές των Λέιζερ στη Βιοϊατρική και το Περιβάλλον  (9.4.40.9.2.9)

Βασικές αρχές αλληλεπίδρασης ακτινοβολίας λέιζερ και έμβιας ύλης. Βιοφυσικοί μηχανισμοί δράσης. Διαγνωστικές εφαρμογές των λέιζερ. Χειρουργικές εφαρμογές των λέιζερ. Φωτοδυναμική θεραπεία. Ιατρικά λέιζερ και δοσιμετρία. Ασφάλεια κατά τη χρήση των λέιζερ.  
Βασικές αρχές διάδοσης της ακτινοβολίας λέιζερ στην ατμόσφαιρα. Σκέδαση Mie και Rayleigh. Σκέδαση Raman. Τεχνική LIF. Τεχνική LIDAR (εξίσωση διάδοσης της ακτινοβολίας, γεωμετρία διατάξεων, τεχνικές καταγραφής σημάτων). Τεχνική DIAL. Μέτρηση ρύπων στην ατμόσφαιρα και στην υδρόσφαιρα.

Κεραμικά και Διηλεκτρικά Υλικά  (9.4.38.9.2.9)

Κεραμικά Υλικά: Εισαγωγή, Φυσικοχημικές ιδιότητες κεραμικών. Μέθοδοι παρασκευής και κατεργασίας κεραμικών, Τεχνικές χαρακτηρισμού κεραμικών. Μονωτικά, Ημιαγώγιμα και Υπεραγώγιμα κεραμικά, Κεραμικά ιοντικής αγωγιμότητας. Άμορφα κεραμικά, Ύαλοι, Υαλώδης μετάβαση. Νανοκεραμικά και πορώδη κεραμικά.
Διηλεκτρικά Υλικά: Διηλεκτρικές ιδιότητες υλικών. Πειραματικές μέθοδοι μελέτης διηλεκτρικών ιδιοτήτων. Ηλεκτρομονωτικά υλικά, Διηλεκτρικά υλικά πυκνωτών, Διηλεκτρικά υλικά μικροηλεκτρονικής. Ενεργά διηλεκτρικά (σιδηροηλεκτρικά, πιεζοηλεκτρικά, πυροηλεκτρικά και ηλεκτρίτες).

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση

Τεχνολογία Μικροσυστημάτων (9.4.46.9.2.9)

Μικροσυστήματα και νανοσυστήματα: Ορισμός και παραδείγματα μικροσυστημάτων. Συνάφεια μικροηλεκτρονικής, μικρο-οπτικής και μικρο-ηλεκτρομηχανικής τεχνολογίας. Βασικές τεχνολογικές διαδικασίες κατασκευής μικροσυστημάτων και μαθηματικά μοντέλα. Ανάπτυξη κρυστάλλων και βασικές ιδιότητες. Θερμική οξείδωση. Διάχυση προσμίξεων. Ιοντική εμφύτευση. Χημική και φυσική εναπόθεση αγώγιμων και μονωτικών στρωμάτων. Λιθογραφία. Εγχάραξη. Παραδείγματα κατασκευής μικροηλεκτρονικών διατάξεων και συστημάτων.
Ειδικές διαδικασίες για την μικρομηχανική-Μικροαισθητήρες: Μικρομηχανική επεξεργασία επιφάνειας και όγκου. Μικρο-αισθητήρες και ενεργοποιητές, φυσικές αρχές λειτουργίας. Τεχνολογία κατασκευής και παραδείγματα φυσικών και βιοχημικών αισθητήρων.
Από τη μικροτεχνολογία στη νανοτεχνολογία και τα νανοσυστήματα: Μέθοδοι κατασκευής στην νανομετρική κλίμακα. Aυτο-οργάνωση και οργανωμένη κατασκευή νανοσωματιδίων. Επαφή με τον μακρόκοσμο. Εφαρμογές στην νανοηλεκτρονική και νανο-αισθητήρες.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση

Σχετικότητα  (9.4.44.9.2.9)

Μετασχηματισμοί Lorentz. Τετραδιανύσματα. Σχετικιστική δυναμική. Μετασχηματισμοί ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Σχετικιστική κινηματική. Αρχή της ισοδυναμίας. Γεωμετρία του καμπύλου χώρου. Τανυστής καμπυλότητας. Εξίσωση Einstein. Σφαιρικά συμμετρική λύση.

Φυσική του Περιβάλλοντος  (9.4.18.9.1.9)

Εισαγωγή. Δομή και σύσταση της ατμόσφαιρας και της βιόσφαιρας. Διάδοση ακτινοβολίας και εξισώσεις κίνησης στην ατμόσφαιρα. Στρώμα του όζοντος. Συνθήκες ευστάθειας στην ατμόσφαιρα. Ατμοσφαιρική ρύπανση. Δομή και σύσταση της υδρόσφαιρας. Διάδοση ακτινοβολίας και εξισώσεις κίνησης στην υδρόσφαιρα. Ρύπανση υδάτων. Μηχανισμοί ανταλλαγής ενέργειας μεταξύ ατμόσφαιρας και υδρόσφαιρας. Παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Εισαγωγή στην Ιατρική Φυσική και Τηλεϊατρική   (9.4.42.9.2.9)

Ορολογία και σχεδιασμός προτύπων (Modeling). Ενέργεια, θερμότητα, έργο και ισχύς του ανθρώπινου σώματος. Εμβιομηχανική, μυϊκό σύστημα και δυνάμεις. Φυσική του σκελετού. Πίεση στο σώμα. Ώσμωση και νεφροί. Φυσική των πνευμόνων και αναπνοής. Φυσική του καρδιαγγειακού συστήματος και ηλεκτρικά σήματα. Ήχος, ομιλία και ακοή. Αλληλεπίδραση υπερήχων-έμβιας ύλης και εφαρμογές Φυσική των οφθαλμών και της όρασης, τεχνητή όραση.
Εισαγωγή στην τηλεϊατρική. Σχεδίαση και οργάνωση υπηρεσιών τηλεϊατρικής. Χρήση εργαλείου HERMES. Θέματα ποιότητας. Θέματα αξιολογήσεως υπηρεσιών. Θέματα διαχείρισης έργου. Μεθοδολογία PRINCE. Ηλεκτρονικός ιατρικός φάκελος, Βάσεις δεδομένων ασθενών. Μετάδοση δεδομένων και εικόνας. Κλινικές εφαρμογές.

 

Ρευστομηχανική (9.3.11.9.1.9)

Εισαγωγή. (Υλικό σημείο, σωματιδιακή και χωρική περιγραφή της κίνησης, υλική χρονική παράγωγος, θεώρημα μεταφοράς Reynolds. Ιδεατά ρευστά.)
Εξισώσεις κίνησης. (Εξισώσεις Euler και συνοριακές συνθήκες για ιδεατά, ασυμπίεστα ρευστά, συντηρητικά πεδία δυνάμεων. Ρυθμός μεταβολής και διατήρηση του στροβιλισμού - θεωρήματα στροβιλισμού Kelvin-Helmholtz. Mόνιμη αστρόβιλη ροή, εξίσωση Bernoulli).
Διδιάστατη ροή εκ δυναμικού. (Ροϊκή συνάρτηση και συνάρτηση δυναμικού. Μιγαδικό δυναμικό, ροϊκές γραμμές. Ολόμορφες συναρτήσεις, θεώρημα Cauchy, αναλυτική συνέχιση, πόλοι, ολόμορφες απεικονίσεις. Εφαρμογές από τη θεωρία ροής υπογείων υδάτων).
Δυναμική ιδανικών αερίων. (Καταστατική εξίσωση, εξίσωση κύματος, ακουστικό κύμα. Συστήματα οιονεί γραμμικών υπερβολικών εξισώσεων, κρουστικά κύματα - θεώρημα Rankine-Hugoniot - ασθενείς λύσεις. Χαρακτηριστικές για δ.ε. ανώτερης τάξης. Αναλλοίωτες Riemann).