Quantum Optics Group at the University of Potsdam

Universität Potsdam
Institut für Physik
Karl-Liebknecht-Str. 24/25
14476 Potsdam-Golm


Lehrveranstaltungen
	Wintersemester 2017/18
		Quasiteilchen und Wärmetransport

Quasiteilchen und Wärmetransport

Dozenten: Matias Bargheer und Carsten Henkel

Die Vorlesung ist 2-stündig:

jeden Donnerstag um 10.15 Uhr, in Raum 2.28.2.080

Übung

jeden zweiten Dienstag 10.15 bis 11.45 Uhr, in Raum 2.28.2.080. Beginn: Di 26. Okt 17

Übungsblätter zur Vorlesung

Blatt 00 (Diskussion Di 07. Nov 17) .pdf
Blatt 01 (Diskussion Di 21. Nov 17) .pdf
Blatt 02 (Diskussion Di 05. Dez 17) mit Lösungsskizze .pdf
Blatt 03 (Diskussion Di 19. Dez 17) mit Lösungshinweisen .pdf
Blatt 04 (Diskussion Di 16. Jan 18) .pdf
Blatt 05 (Diskussion Di 30. Jan 18) .pdf mit Python-Skript zum FPUT-Modell

Literaturhinweise

Messung der elektronischen Verteilungsfunktion mit Photoelektronen-Spektroskopie: U. Bovensiepen und P. S. Kirchmann, "Elementary relaxation processes investigated by femtosecond photoelectron spectroscopy of two-dimensional materials" [Las. Phot. Rev. 6 (2012) 589--606]
Nachweis von ballistischen Elektronen im Wärmetransport von Metallen auf der fs-Skala: S. D. Brorson, J. G. Fujimoto, and E. P. Ippen, "Femtosecond electronic heat-transport dynamics in thin gold films" [Phys. Rev. Lett. 59 (1987) 1962]
Nichtlineare Kette von Oszillatoren: Thierry Dauxois und Stefano Ruffo, "Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou nonlinear lattice oscillations" [Scholarpedia 3(8), 5538 (2008)]
Wärmetransport durch Strahlung im Nahfeld (Theorie): D. Polder und M. van Hove, "Theory of radiative heat transfer between closely spaced bodies" [Phys. Rev. B 4 (1971) 3303]
Elektrische und magnetische Modendichte in der Nähe einer metallischen Oberfläche: K. Joulain et al., "Definition and measurement of the local density of electromagnetic states close to an interface" [Phys. Rev. B 68 (2003) 245405]
Messungen des Wärmetransports bei 10nm und darunter: A. Kittel et al., "Near-Field Heat Transfer in a Scanning Thermal Microscope" [Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 224301]

Kalender und Themen

	Inhalt
Do 19. Okt	Überblick, Wärmestrom von der Sonne, Stefan-Boltzmann Konstante
Do 26. Okt	spezifische Wärme von Phononen, Elektronen, Planck'sche Strahlungsformel, Sommerfeld-Konstante
Do 02. Nov	Magnonen, Austausch-Wechselwirkung, Phasenübergänge, Bloch T^3/2-Gesetz. Kinetische Theorie/Strahlungstransport
Di 07. Nov (Übung)	Wellen im Plasma, Doppler-Effekt, thermischer Druck
Do 09. Nov	kinetische Theorie und Relaxationszeit-Näherung, Leitfähigkeiten für ein ideales Fermigas (Metall): elektrischer Strom und Wärmestrom, Seebeck-Effekt shot01 shot02 shot03 shot04
Do 16. Nov	Drude-Leitfähigkeit, Wiedemann-Franz-Gesetz. Experimentelle Messung der elektronischen Verteilungsfunktion: Photoelektronen-Spektroskopie
Di 21. Nov (Übung)	klassische Temperatur-Diffusion, Magnonen
Do 23. Nov	Messung der Phonon-Verteilungsfunktion: inelastische Röntgen-Streuung. Temperatur-Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von Halbleitern, Streuprozesse für Phononen shot01 shot02
Do 30. Nov	Umklapp-Streuung von Phononen, Experimente zum zweiten Schall (ballistisches Verhalten von Phononen). Wärmeleitung von Magnonen, aktuelle Experimente mit Dysprosium am antiferromagnetischen Phasenübergang.
Di 05. Dez (Übung)	Photoelektronen-Spektroskopie, Sommerfeld-Entwicklung der Fermi-Funktion und Temperatur-Abhängigkeit des chemischen Potentials
Do 07. Dez	elektronischer Wärmetransport in Metallen: ballistisch vs diffusiv. Vermessung der Elektronen-Temperatur, nicht-Gleichgewichts-Experimente mit verschiedenen Temperaturen für Elektronen und Phononen. Aktuelle Experimente mit Ni\|Au-Schichten: verschieden starke Elektron-Phonon-Kopplung. Theorie zur zeitabhängigen Diffusionsgleichung (kurze Heizpulse).
Do 14. Dez	Kapitza-Widerstand an Grenzflächen: akustische Wellengleichung und "Klebe-Formeln" (Impedanzen)
Di 19. Dez (Übung)	Diskussion der Cattaneo-Wellengleichung
Do 04. Jan	Experimente mit kurzen Schallpulsen: Erzeugung durch optisches Aufheizen einer metallischen Schicht, Nachweis durch schnelle Röntgenbeugung oder optische Brillouin-Streuung. Ein-dimensionales Modell: (nicht)lineare Kette. shot01 shot02
Do 11. Jan	Theorie: Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou-Modell, lineare und nichtlineare Schallwellen, kohärent und inkohärent. shot01 shot02
Di 15. Jan (Übung)	Moden im FPUT-Modell, thermische Ausdehnung und Nichtlinearität.
Do 18. Jan	Wärmetransport durch Strahlung im Nahfeld: Stefan-Boltzmann-Gesetz, super-Planck-Transport bei kleinen Abständen: Oberflächen-Polaritonen (Tunneln), magnetische Felder, Polder & van Hove (1971) shot01 shot02 shot03

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