专班课程
不开放自由选修
半导体概论(一)-量子理论的发展(2019物理科学人才培育春季班)
教师: 李威儀
高中MOOC-高中人才培育计划     

2019/03/11 ~ 2019/06/30
36小时/18周 (报名结束)

概要

本课程提供免费试阅片段,敬请点选下方试阅:

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Ø 本次课程目前仅开放给人才培育计划录取学生

Ø 报名资格:班排名前20%的国高中职在校生(特殊班及检附推荐函者不在此限)

Ø 若欲报名课程,请至计划网站报名,相关资讯请参考网站说明与介绍。

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Ø 课程简介

自1950年代半导体元件的发明以來,半导体的应用是无孔不入。而要了解半导体,就需要了解量子力学。近二十年來,由于奈米材料的快速发展,更凸显出量子力学的重要地位。但是对大多數国内学习理工的学生而言,由于他们在基础物理课程中没有接触量子力学,更少有修习量子力学相关课程的机会,因此对量子理论几乎是毫无理解。但是,从事理工相关工作的现代知識份子,对量子力学实在应该要有基本的了解,如此方能对经常面对的现代科技产品有起码的认識,也较能掌握未來科技发展的趋势。对某些学生而言,与其耗费太多的时间钻研更深入的古典物理,可能还不如将时间投入认识量子力学的基本观念及其各式应用。此门课程的目的即在设计一包含介绍量子力学观念及其应用的基础物理教学,修完这门课程之后,即可以继续修习「半导体概论(二) – 半导体原理与元件」。(注:做为参考,这门课程与「半导体概论(二) – 半导体原理与元件」原是安排在国立交通大学一年级下学期的课程。)

要修习这门课程,应该要先学过基础的古典物理,对牛顿力学、热力学、波动、光学及电磁学有基本的了解。另外,需要先学过基础微积分,特别是微分的部分。

课程目标

具体教学目标 :

  1. 导入及介绍量子力学的观念
  2. 配合历史发展设计课程内容,不只让学生知道结果,也要让学生了解量子理论的思考方法及过程
  3. 让学生了解量子理论与古典物理的主要不同处。
  4. 为后续课程「半导体概论(二) – 半导体原理与元件」打下学习基础。
  5. 使学生能在基础课程中获得完整的量子力学概念以及了解量子力学在发展现代奈米科学及光电技术上的重要性。并使学生在修完这门课及后续的「半导体概论(二)–半导体原理与元件」后至少可以了解以下几种现代科技产品的原理或特性 :(1)雷射,(2)奈米材料, (3)半导体电子元(包括二极体,电晶体及积体电路)及(4)半导体光电元件(包括发光二极体,半导体雷射及太阳电池)

授课教师

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李威仪

国立交通大学 电子物理系教授

学历:

国立交通大学电子物理系学士

美国Univ. of Wisconsin – Madison 电机硕士

美国Rensselaer Polytechnic Inst. 电机博士

经历:

美国Varian Association Research Center工程师

国立交通大学电子物理系 教授

交大高等教育开放资源研究中心 主任

专长:

半导体物理与元件

课程进度表

1 Section:ewant平台简单上手

2 Section:量子观念的肇始

3 Section:量子观念的肇始

4 Section:原子模型

5 Section:原子模型

6 Section:量子力学的基本假设

7 Section:量子力学的基本假设

8 Section:量子力学的处理方法

9 Section:量子力学的处理方法

10 Section:量子力学用于原子结构

11 Section:量子力学用于原子结构

12 Section:键结与晶体结构

13 Section:键结与晶体结构

14 Section:复习周

15 Section:2019/6/15物理科学人才培育计划实体面授课照片

课程内容

每周课程进度

周次

单元主题

第1周

ewant平台简单上手:熟悉线上平台的操作及学习功能 (3/03 – 3/09)

第2周

第一章( Chapter1):量子观念的肇始(Beginning of the Quantum Story) (3/10 – 3/16)

第3周

第一章( Chapter1):量子观念的肇始(Beginning of the Quantum Story) (3/17 – 3/23)

3/23(六)

第一次线上即时互动

第4-5周

第二章( Chapter 2 ) : 原子模型( Atomic Models ) (3/24 – 4/06)

第6周

第一次线上测验 ( – 5/5)

第6-7周

第三章( Chapter 3 ) : 量子力学的基本假设( Fundamental Principles of Quantum Mechanics ) (4/07 – 4/20)

第8-9周

第四章( Chapter 4 ) : 量子力学的处理方法( Introduction to the Method of QM ) (4/21 – 5/04)

5/04(六)

第二次线上即时互动

第10周

第二次线上测验 (5/06 – 5/19)

第10-11周

第五章( Chapter 5 ) : 量子力学用于原子结构( QM of Atoms ) (5/05 – 5/18)

第12-13周

第六章( Chapter 6 ) : 键结与晶体结构 ( Crystal Structures & Bonding in Solids ) (5/19 – 6/01)

6/01(六)

第三次线上即时互动

第14周第三次线上测验 (6/03 – 6/14)

6/15(六)

期末面授与实体测验

课程直播及面授时间表

日期

主题内容

互动方式

03/23()13:3015:00

第一至二章复习

线上即时互动

05/04()13:3015:00

第三至四章复习

线上即时互动

06/01()13:3015:00

第五至六章复习

线上即时互动

06/15(六)10:0015:00

期末面授与实体测验

实体面授课堂

上课形式

网路课程提供完整课程影音、线上教材与线下评量活动,并配合网路直播见面课与期末实体课堂。

评分标准

课程证书将分为学习证书及结业证书,差异在是否有完整参与本计划之培训,以下说明:

1.【修业证书】:学生依照进度看课完毕,且达到线上评量标准,但未参与期末实体面授课程(期末评量),可获得学习证书。

  • 线上评量测验: 三次 (每两章结束后会有一次线上测验),占100%

 

2. 结业证书:学生依照进度看课完毕,完成线上评量,并参与期末面授课程(期末评量),通过评量标准后颁予国立交通大学之结业证书。

  • 线上评量测验: 三次 (每两章结束后会有一次线上测验),占30%
  • 实体期末考:占70%

※ 本计划将举行一次期末实体面授,地点将订于国立交通大学(详细地点将另外确认)。

※成绩将于实体面授课后20个工作天内发布。

※证书将于公布成绩后20个工作天内寄发。

通过标准


课程及格标准:60分满分:100分

先修科目或先备能力

要修习这门课程,应该要先学过基础的古典物理,对牛顿力学、热力学、波动、光学及电磁学有基本的了解。另外,需要先学过基础微积分,特别是微分的部分。

建议参考书目

“Physics for Computer Science Students” by N Garcia and A Damask