OUTLINES OF SYLLABUS FOR M. Sc.  (HONS. SCHOOL) IN 

PHYSICS & Electronics– FIRST AND SECOND YEAR (SEMESTER SYSTEM) 

M.Sc.(H.S.) First Year*

                                                                                             Teaching hours per week       marks+

First Semester   MPEH6101    Mathematical Physics        4                              75MPEH6102          Classical Mechanics                   4                               75MPEH6103    Quantum Mechanics                                     4                              75MPEH6104    Electronics I­                    475

   Semiconductor Devices & Analogue ElectronicsMPEH6151    Physics Laboratory I & Project                                         9150   MPEH6152    Computational Physics I                          4                              50

Second Semester MPEH6201    Quantum Mechanics II      4                 75MPEH6202     Statistical Mechanics                   4               75MPEH6203     Electronics II­      4                        75                              Digital Electronics and IC Technology     MPEH6204           Classical Electrodynamics      4                        75MPEH6251         Physics Laboratory II & Project Work             9                                150MPEH6252          Computational Physics II                          4                               50

M.Sc(H.S.). Second Year

Third SemesterMPEH7101       Electronics III­Advanced Microprocessors          4                              100MPEH7102   Electronics IV­                   4                               75

 Electronics Instrumentation & Power ElectronicsMPEH7103    Condensed Matter Physics I      4                               75 MPEH7104    Nuclear Physics I      4                                   75MPEH7105    Particle Physics I      4                                   75MPEH7151       Physics Laboratory III and Project Work            9                                   100                                

Fourth SemesterMPEH7201   Electronics­V­      4                             100

  Microcontrollers and embedded systemsMPEH7202   Electronics­VI­       4                               75

  Integrated and VLSI Circuit designMPEH7203   Electronics­VII­ Digital Signal Processing      4                               75MPEH7251   Major Project      4                             150

1

Choice of one of the following papersMPEH7503 Condensed Matter Physics II       4                             100 MPEH7504       Nuclear Physics II      4                               100MPEH7505       Particle Physics II       4                                    100MPEH7506      Electronics VIII­ Digital Communication      4                                    100MPEH7507 Physics of Nano­materials       4                  100MPEH7508       Experimental techniques in Nuclear physics and      4                                     100 

                    Particle physics

                AIMS AND OBJECTIVES OF DIFFERENT COURSES

MPEH 6101The aim and objective of the course on Mathematical Physics is to equip the M.Sc.(H.S.) student with the mathematical techniques that he needs for understanding theoreticaltreatment in different courses taught in this class and for developing a strong background if he chooses topursue research in physics as a career.

MPEH 6102The aim and objective of the course on  Classical Mechanics  is to train the students of M.Sc.(H.S.)class in the Lagrangian and Hamiltonian formalisms to an extent that they can use these in the modernbranches like Quantum Mechanics, quantum Field Theory, Condensed Matter Physics, Astrophysics, etc.   

MPEH 6104The Electronics­I course PHYS414H covers semiconductor physics, physical principles of devices and theirbasic applications, basic circuit analysis, first­order nonlinear circuits, Analysis of Passive and Active filters,OPAMP based analog circuits and introduction to various communication techniques.

PHYS 6103The aim and objective of the course on Quantum Mechanics is to introduce the students of M.Sc.(H.S.) class to the formal structure of the subject and to equip them with thetechniques of angular momentum, perturbation theory and scattering theory so that they can use these invarious branches of physics as per their requirement.

MPEH 6151  & MPEH 6251The aim and objective of the courses on Physics Laboratory I and Physics Laboratory II is toexpose the students of M.Sc.(H.S.) class to experimental techniques in general physics, electronics, nuclearphysics and condensed matter physics so that they can verify some of the things read in theory here or inearlier classes and develop confidence to handle sophisticated equipment. 

MPEH 6152The aim and objective of the course on Computational Techniques I is to familiarize the students ofM.Sc.(H.S.) students with the numerical methods used in computation and Programming using C++ so thatthey can use these in solving simple problems pertaining to physics. 

MPEH  6202

2

The aim and objective of the course on Statistical Mechanics is to equip   the   M.Sc.(H.S.)   student   with   the   techniques   of   Ensemble   theory   so   that   he   can   use   these   tounderstand the macroscopic properties of the matter in bulk in terms of its microscopic constituents.

MPEH  6203    The  Electronics­II   course     covers  Digital   circuits,  basic   concepts  of   IC   technology  and   fundamentals  ofmicroprocessors

MPEH 6204 The Classical electrodynamics course   covers Electrostatics and magnetostatics including Boundary valueproblems, Maxwell equations and their applications to propagation of electromagnetic waves in dielectrics,metals and plasma media; EM waves in bounded media, waveguides, Radiation from time varying sources. Italso covers motions of relativistic and nonrelativistic charges particles in electrostatic and magnetic fields.

MPEH 6252The objective of the course Computational Techniques II is to solve advanced physics problems using C++programming. Acquaint the students to the electronics related software like PSPICE, ORCAD and MATLAB.

MPEH 7103The aim and objective of the course on Condensed Matter Physics I is to expose the students ofM.Sc.(H.S.) class to the topics like elastic constants,  lattice vibrations, dielectric properties,  energy bandtheory  and  transport   theory  so   that   they  are  equipped  with   the   techniques  used   in   investigating   theseaspects of the matter in condensed phase. MPEH 7104The aim and objective of the course on Nuclear Physics I is to familiarize the students of M.Sc.(H.S.)class to the basic aspects of nuclear physics like static properties of nuclei, radioactive decays, nuclearforces,  neutron  physics   and  nuclear   reactions  so   that   they  are  equipped  with   the   techniques  used   instudying these things. 

MPEH 7105The aim and objective of the course on Particle Physics I is to introduce the M.Sc.(H.S.) students tothe invariance principles and conservation laws, hadron­hadron interactions, relativistic kinematics,  staticquark model of hadrons and weak interactions so that they grasp the basics of fundamental particles inproper perspective.

MPEH  7151The aim and objective of the courses on Physics Laboratory III and Physics Laboratory IV isto   train   the   students   of   M.Sc.(H.S.)   class   to   advanced   experimental   techniques   in   general   physics,electronics,  nuclear physics,  particle physics and condensed matter physics so that they can investigatevarious relevant aspects and are confident to handle sophisticated equipment and analyze the data. 

MPEH  7503The aim and objective of the course on Condensed Matter Physics II  is to familiarize the M.Sc.(H.S.)   students   with   relatively   advanced   topics   like   optical   properties,   magnetism,   superconductivity,

3

magnetic   resonance   techniques   and   disordered   solids   so   that   they   are   confident   to   use   the   relevanttechniques in their later career. MPEH  7504

The aim and objective of the course on Nuclear Physics II  is to expose the students of M.Sc.(H.S.)class to the relatively advanced topics in nuclear models and nuclear reactions so that they understand thedetails of the underlying aspects and can use the techniques if they decide to be nuclear physicists in theircareer. 

MPEH  7505

The aim and objective of the course on Particle Physics II  is to expose the students of M.Sc.(H.S.)class to the relatively advanced topics like internal symmetries and quark model, details of different types offundamental interactions and unifaction schemes so that they understand these aspects properly and arewell equipped to pursue a career in high energy physics. 

MPEH  7507The aim and objective of the course on Physics of Nano­materials is to familiarize the students ofM.Sc.(H.S.) to the various aspects related to preparation, characterization and study of different propertiesof the nano­materials so that they can pursue this emerging research field as career.

MPEH  7508The aim and objective of the course on Experimental Techniques in Nuclear Physics andParticle Physics  is   to  expose   the  students  of  M.Sc.(H.S.)   class   to   theoretical  aspects  of  differentequipment and methods used in the fields of nuclear physics and particle physics.

4

                                                  FIRST YEAR

FIRST SEMESTER     MPEH6101 :   MATHEMATICAL PHYSICS                                                                                                       Max. Marks: 20+55= 75

Note : 1.   The question paper for end­semester examination will consist  of seven questions ofequal  marks,  viz.  11. The first  question will  be compulsory and will  consist  of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 50% of total marks.

                         2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I Complex   Variables   :      Introduction,   Cauchy­Riemann   conditions,   Cauchy’s   Integralformula,   Laurent   expansion,   singularities,   calculus   of   residues,   evaluation   of   definiteintegrals, Dispersion relation. (6.2­6.5, 7.1­7.3 of Book 1).

II Delta   and   Gamma   Functions   :    Dirac   delta   function,   Delta   sequences   for   onedimensional function, properties of delta function, Gamma function, factorial notation andapplications, Beta function. (8.7, 10.1, 10.4 of Book 1).

III Differential Equations :  Partial differential equations of theoretical physics, separation ofvariables, singular points, series solutions, second solution.(8.1, 8.3 – 8.6 of Book 1).

IV Special   Functions   :  Bessel   functions   of   first   and   second   kind,   Generating   function,integral   representation   and   recurrence   relations   for   Bessel’s   functions   of   first   kind,orthogonality.   Legendre functions : generating function, recurrence relations and specialproperties,   orthogonality,   various   definitions   of   Legendre   polynominals.   AssociatedLegendre   functions:   recurrence   relations,   parity   and   orthogonality,   Hermite   functions,Laguerre functions.  

(11.1, 11.2, 12.1­12.5, 13.1, 13.2 of Book 1).

V          Elementary Statistics: Introduction to probability theory, random variables, Binomial,             Poisson and Normal distribution (Book 4)

5

TUTORIALS : Relevant problems given at the end of each section in Book 1.

Books :

1. Mathematical Methods for Physicists : G. Arfken and H.J. Weber (Academic Press, SanDiego).

2. Mathematical Physics : P.K. Chattopadhyay (Wiley Eastern, New Delhi).3. Mathematical Physics : A.K. Ghatak, I.C. Goyal and S.J. Chua (MacMillan, India, Delhi).4. Mathematical Methods in the Physical Sciences – M.L. Boas (Wiley, New York).5. Special Functions : E.D. Rainville ( MacMillan, New York).6. Mathematical  Methods   for  Physics  and  Engineering   :  K.F.Riley,  M.P.Hobson  and  S.J.

Bence (Cambridge University Press, Cambridge).

MPEH 6102   CLASSICAL MECHANICS                                                                   

                                                                               Max. Marks: 20+55= 75

Note :   (i)    The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.   The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 40% of total marks.

                           (ii)  The books indicated as  text­book(s)  are suggestive  of   the  level  of  coverage.However, any other book may be followed.

I Lagrangian Formulation:  Mechanics of a system of particles; constraints of motion,generalized coordinates, D’Alembert’s Principle and Lagrange’s velocity—dependent forces andthe dissipation function, Applications of Lagrangian formulation.               (1.1­1.6 of Book 1).II Hamilton’s   Principles:    Calculus   of   variations,   Hamilton’s   principle,   Lagrange’s

equation from Hamilton’s principle,  extension to non­holonomic systems advantages ofvariational principle  formulation, symmetry properties of space and time and conservationtheorems.  (2.1­2.6 of Book 1).

III Rigid Body Motion: Independent co­ordinates of rigid body, orthogonal transformations,Eulerian Angles and Euler’s theorem, infinitesimal rotation, Rate of change of a vector,Coriolis force, angular momentum and kinetic energy of a rigid body, the inertia tensor,principal axis transformation, Euler equations of motion, Torque free motion of rigid body,motion of a symmetrical top.(4.1, 4.2, 4.4, 4.6, 4.8, 4.9, 4.10, 5.1, 5.3, 5.7 of Book 1).

IV Small Oscillations: Eigenvalue equation, Free vibrations, Normal Coordinates, Vibrationsof a tritomic molecule. (6.1 ­ 6.4 of Book 1).

6

V Hamilton’s   Equations:     Legendre   Transformation,   Hamilton’s   equations   of   motion,Cyclic­co­ordinates,  Hamilton’s  equations   from variational  principle,  Principle  of   leastaction.  (8.1­8.3, 8.5, 8.6 of Book 1).

VI Canonical  Transformation  and Hamilton­Jacobi  Theory:    Canonical   transformationand its examples, Poisson’s brackets, Equations of motion, Angular momentum, Poisson’sBracket   relations,   infinitesimal   canonical   transformation,   Conservation   Theorems.Hamilton­Jacobi   equations   for   principal   and   characteristic   functions   Action­anglevariables for systems with one­degree of freedom. (9.1, 9.2, 9.4­9.6, 10.1, 10.4 of Book1).

TUTORIALS : Relevant problems given at the end of each chapter in different books.

Books :

1.  Classical Mechanics: H. Goldstein, C.Poole and J.Safko (Pearson Education Asia, New Delhi).2.  Classical Mechanics of Particles and Rigid Bodies: K.C. Gupta (Wiley Eastern, New Delhi).3. Analytical Mechanics : L.N. Hand and J.D. Finch (Cambridge University Press,            Cambridge)4.   Mechanics: L.D. Landau and E.M. Lifshitz (Pergamon, Oxford).

5.   Classical Mechanics:  N.C. Rana and P.J. Joag (Tata McGraw Hill, New Delhi).

MPEH 6103          QUANTUM MECHANICS I  

Max. Marks: 20 + 55 = 75

Note :  (i)   The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.   The first question will be compulsory and will consist of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.  The candidates will attemptfive questions in all, including the compulsory question.  The question paper isexpected to contain problems to the extent of 40% of total marks.

             (ii) The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage. However,any other book may be followed.

I  Linear   Vector   Space   and   Matrix   Mechanics:  Vector   spaces,   Schwarz   inequality,Orthonormal  basis,  Schmidt  orthonormalisation  method,  Operators,  projection  operator,Hermitian   and   Unitary   operators,   change   of   basis,   Eigenvalue   and   Eigenvectors   ofoperators,   Dirac's   bra   and   ket   notation,   commutators,   Simultaneous   eigenvectors,Postulates   of   quantum   mechanics,   uncertainty   relation.   Harmonic   oscillator   in   matrixmechanics,   Time   development   of   states   and   operators,   Heisenberg   and   Schroedingerrepresentations, Exchange operator and identical particles. (Ch. l, 2.3, 2.7, 3.9 of Book 1 and 1, 3.16 of Book 2).

II  Angular   Momentum   :  Angular   part   of   the   Schroedinger   equation   for   a   sphericallysymmetric potential, orbital angular momentum operator. Eigenvalues and eigenvectors ofL2  and   Lz.   Spin   angular   momentum,   General   angular   momentum,   Eigenvalues   andeigenvectors of J2 and Jz.  Representation of general angular momentum operator, Additionof angular momenta, C.G. co­efficients. 

7

(3.8, 3.10, 3.11, 3.12 of Book 1 and 8.1­ 8.3, 8.5, 8.6, 8.9 of Book 2).III  Stationary State  Approximate Methods:  Non­Degenerate and degenerate  perturbation

theory and its applications, Variational method with applications to the ground states ofharmonic oscillator, hydrogen, helium atoms, etc. (5.1­5.4, 5.6­5.8 of Book 2 and Ch. 4 of Book 1).

IV  Time Dependent Perturbation: General expression for the probability of transition fromone state   to  another,  constant  and harmonic  perturbations,  Fermi’s  golden  rule  and  itsapplication to radiative transition in atoms, Selection rules for emission and absorption oflight. (Ch. 6 of Book 1 and 9.5­9.8, 9.12­9.15 of Book 2).

V   Scattering  Theory   :  Scattering  Cross­section   and   scattering   amplitude,   partial  waveanalysis,   Low   energy   scattering,   Green’s   functions   in   scattering   theory,   Bornapproximation   and   its   application   to   Yukawa   potential   and   other   simple   potentials.Electron scattering by an atom. Optical theorem, Scattering of identical  particles. (Ch. 5 of Book 1 and 6.1, 6.2, 6.4­6.6, 6.8­6.13, 6.19 of Book 2).

TUTORIALS  : Relevant problems given in the text and reference books.

Books :1. Quantum Mechanics :  M.P. Khanna, (Har Anand, New Delhi).2. A Text book of Quantum Mechanics, P.M. Mathews & K. Venkatesan (Tata McGraw Hill,New

Delhi).3. Quantum Mechanics : V.K. Thankappan (New Age, New Delhi).4. Quantum Mechanics : J.L. Powell and B. Crasemann (Narosa, New Delhi).5. Quantum Physics : S. Gasiorowicz (Wiley, New York).6. Modern Quantum Mechanics : J.J. Sakurai (Addison Wesley, Reading).MPEH   6104           ELECTRONICS   I      (Semiconductor   Devices   and   Analog   Electronics)

                                                                                          Max. Marks: 20+55= 75

Note : (i) The question paper for end­semester examination will consist of seven questions of equalmarks, viz. 11.   The first question will be compulsory and will consist of several shortquestions/problems   covering   the   entire   syllabus.     The   candidates   will   attempt   fivequestions in all, including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                     (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I             Semiconductor Devices :  Drift  and diffusion of carriers,  Fermi level,  Photoconductors,Capacitance   of   p­n   junctions,   Varactors,   switching   diodes,   Tunnel   diode,   Direct   andindirect semiconductors, Light emitting diodes, Semiconductor laser, Metal­semiconductorjunctions;  Ohmic  and rectifying contacts,  Photodiodes,  Liquid  crystal  displays,  FET asswitch and amplifier, MOSFET, Enhancement and depletion mode, UJT, UJT as relaxationoscillator, IMPATT diodes, SCR, pnpn devices. 

II Circuit Analysis :  Lumped circuits, Non­linear resistors­series and parallel connections,D.C. operating points,  small  signal  analysis,  Thevenin and Norton theorems,  Mesh and

8

Node analysis. First­order nonlinear circuits, Dynamic route, jump phenomenon andrelaxation oscillator, triggering of bistable circuits. Admittance, impedance and hybridmatrices   for   two and three­port  networks  and  their  cascade  and  parallel  combinations.Relation between time and frequency domains (Laplace transforms), response functions,Bode plot, Transfer function, Location of poles and zeros of response functions of activeand   passive   systems   (Nodal   and   modified   nodal   analysis),   pole­zero   cancellation,Sinusoidal   response,   Frequency   response,   Bode  plot,  Analysis   of   passive   circuits   andequalizers,  Phase shift  and delay,  Transformer equivalent  circuits  and transfer  function,Autotransformer.

III      Analog   Circuits  :   Differential   amplifiers,   common   mode   rejection   ratio,   Transfercharacteristics,  OPAMP configurations,  open   loop and  close   loop  gain,   inverting,  non­inverting and differential amplifier, Basic characteristics with detailed internal circuit ofIC Opamp, slew rate, Comparator characteristics, Window comparator, 555 timer basedcircuits,   Summing   amplifier,   Logarithmic   and   anti­logarithmic   amplifiers,   Current­to­voltage   and   Voltage­to­current   converter,   Analogue   computation,   Voltage   regulationcircuits, Electronic circuits–Phase shift oscillator, Wien bridge oscillator, rectangular wavegenerators,   Sample   and   hold   circuits,   Principle   of   Phase   locking,   Sallen   and   Keyconfiguration   and   Multifeedback   configuration,   LP,   HP,   BP   and   BR   filters,   Delayequalizers.

IV Communication systems  :  Generation  and  detection  of  SSB,  DSBSC and FM waves,Pulse   Amplitude   and   Pulse   Position   Modulation,   Differential   Pulse­code   Modulation,Digital transmission, Satellite communication, Mobile Radio, Optical communication.

TUTORIALS  : Relevant problems given in the books.

      Books:

1 Semiconductor Devices ­ Physics and Technology by S.M. Sze(Wiley)

2  Applications of Laplace Transforms by Leonard R. Geis (Prentice Hall, New Jersey)      3     Linear and Non­linear Circuits by Chua, Desoer and Kuh(Tata McGraw)      4     Integrated Electronics by Millman and Halkias(Tata McGraw Hill)      5     Electronic devices and Circuit theory by Boylestad and Nashelsky(Preutice Hall).      6     OPAMPS and Linear Integrateed circuits by Ramakant A Gayakwad(Preutice Hall).      7     Electronic Principles by A.P. Malvino(Tata McGraw, New Delhi).      8  The Elements of Fibre Optics : S.L. Wymer (Regents/Prentice Hall)      9  Electronic Communication Systems : Kennedy and Davis (Tata McGraw Hill)

MPEH 6151     Laboratory I and Project work                                      120 Hrs.                                                                                                                           Max. Marks: 150

9

MPEH 6251     Laboratory II and Project work                                                                                                                                                          120 Hrs.                                                                                                                           Max. Marks: 150

Note:   (i)  Students are expected to perform at least 10 experiments in each semester from sectionsA and B. Each student will be give seminar on one of the topics on Advances in Electronics. Projectwork will consist of understanding, handling and repair of Audio­Video and communicationElectronics Equipment.

             (ii)  The examination for both the courses will be of 4 hours duration.             (iii) There will be a 30 minutes written comprehensive test containing short answerquestions for the whole class before the actual laboratory examination. This test will have aweight­age of 25 marks in each semester, will be jointly set by the teachers involved in theexamination and will be of general nature.    

SECTION­A

Data and error analysis, Use of PC for Data analysis, plotting and curve­fitting.

1. To determine the velocity of ultrasonic waves using interferometer.2. To study the intensity profile of the diffraction pattern of single slit and verify the

uncertainty principle by using LASER.3. To determine Planck’s constant using photocell.4. To determine the γ­ray absorption coefficient for different elements. 5. To study absorption of beta rays in Al and deduce end­point energy of a beta emitter.6. To calibrate the given gamma­ray spectrometer and determine its energy resolution.7. To study the potential energy curve of the magnet­magnet interaction using air­track setup

along with the simple experiments in mechanics.8. To estimate the rotational period of sun using sunspots observations.9. To study the characteristic of J­H curve using ferromagnetic standards.10. To study temperature­dependence of conductivity of a given semiconductor crystal using

four probe method.11. To determine the Hall coefficient for a given semi­conductor.12. To study the characteristics of a PN junction with varying temperature & the capacitance

of the junction.13. To study the characteristics of a LED and determine activation energy.14. To study the characteristics of a Leacher Wire.15. Experiments   with   microwave   (Gunn   diode):   Young's   double   slit   experiment,

Michelson   interferometer,   Febry­Perot   interferometer,   Brewester   angle,   Bragg'slaw, refractive index of a prism.   

SECTION­B  Introduction to electronic components & use of instruments: Oscilloscope, Multimeter, Wave­formgenerator. Development of Soldering and desoldering skills. Study of PCB layout sequences.

10

16. To   study   various   displays   and   drivers   on   a   bread­board   ­   Assembling   circuits   onbreadboard.

17. Hybrid parameters of a transistor and design an amplifier.18. MOSFET characteristics, biasing and its applications as an amplifier.19. Study of characteristics of temperature and optical transducers and their use in circuits.

Use of different relays for switching circuits20. Design of Regulated power supply and study of its characteristics.21. Design of high voltage power supply using Voltage multiplier circuits.22. Design of constant low current source23. (i) To study the power dissipation in the SSB and DSB side bands of AM wave. To study

the demodulation of AM wave.  (ii) To study various aspects of frequency modulation anddemodulation.

24. To study the frequency response of an operational amplifier & to use operational amplifierfor different mathematical operations.

25. Use   of   Instrumentation   amplifier   with   different   optical,   movement   and   pressuretransducers.

26. Design of a waveform generator using Comparator IC and study its characteristics. 27. Design and study of Hartley and Colpitts oscillators.28. Use of timer IC 555 in astable and monostable modes and applications involving different

relays and LDR.29. UJT characteristics and its application as relaxation oscillator or triggering of triac.30. Study of different logic gate IC’s and JK, D and T Flip­flops.31. Implementation of Full Adder and multiplexers.32. To study logic gates and flip flop circuits using on a bread­board.33. Hardware Assembly of PC and loading of various softwares.34. PC based measurements and controls.35. 8085 microprocessor kit – familiarization and introductory programming.36. Training on transformer winding and motor winding. 

11

MPEH 6152    COMPUTATIONAL TECHNIQUES IMax. Marks: 50

Note : The examination will be of 4 hours duration.

1.   Introduction to Computational Physics: Computer algorithms, interpolations – cubicspline fitting, Numerical differentiation – Lagrange interpolation, Numerical integrationby Simpson and Weddle's rules, random generators, Numerical solution of differentialequations   by   Euler,   predictor­corrector   and   Runge­Kutta   methods,   eigen­valueproblems, Monte Carlo simulations

II   Programming   with   C++:  Introduction   to   the   Concept   of   Object   OrientedProgramming;   Advantages   of   C++   over   conventional   programming   languages;Introduction to Classes, Objects; C++ programming syntax for Input/Output, Operators,Loops,  Decisions,   simple  and  inline   functions,  arrays,   strings,  pointers;   some basicideas about memory management in C++.

III    List of Numerical Problems: 

1. Data handling: find standard deviation, mean, variance, moments etc. of at least 25entries.

2. Choose a set of 10 values and find the least squared fitted curve. 3. Generation of waves on superposition like stationary waves and beats. 4. Fourier analysis of square waves. 5. To find the roots of quadratic equations. 6. Wave packet and uncertainty principle. 7. Find y for a given x by fitting a set of 9 values with the help of cubic spline fitting

technique. 8. Find first order derivative at given x for a set of 10 values with the help of Lagrange

interpolation. 9. To generate random numbers between (i) 1 and 0, (ii) 1 and 100. 10.  Perform numerical integration on 1­D function using Simpson and Weddle rules. 11.  To find determinant of a matrix ­ its eigenvalues and eigenvectors. 

Books

1. Numerical Mathematical Analysis, J.B. Scarborough (Oxford Book Co.)2. A first course in Computational Physics: P.L. DeVries (Wiley)3. Computer Applications in Physics: S. Chandra (Narosa)4. Computational Physics: R.C. Verma, P.K. Ahluwalia and K.C. Sharma (New Age)5. Object Oriented Programming with C++: Balagurusamy, Tata McGrawHill

12

SECOND SEMESTER

MPEH 6201   RELATIVISTIC QUANTUM MECHANCIS AND QUANTUM FIELD

THEORY

                   Max. Marks: 20+55= 75

Note :   (i) The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.   The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 40% of total marks.

              (ii) The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage. However,any other book may be followed.

I       Relativistic Quantum Mechanics : Klein­Gordon equation, Dirac equation and its planewave solutions, significance of negative energy solutions, spin angular momentum of theDirac particle.  The non­relativistic  limit  of  Dirac  equation,  Electron in electromagneticfields,  spin  magnetic  moment,  spin­orbit   interaction,  Dirac  equation  for  a particle   in  acentral field, fine structure of hydrogen atom, Lambshift. (Chs. 7, 8 of Book 1, Ch. 10 of Book 2, Ch. 10 of Book 3 (Except Foldy WouthuysenTransformation and 10.2 B).

II      Field Quantization :  Resume of Lagrangian and Hamiltonian formalism of a classicalfield, Second quantization : Concepts and illustrations with Schroedinger field. 

(Ch. 9 of Book 1 and 11.2,  11.3 of Book 3)

III     Relativistic   Quantum   Field   Theory   :  Quantization   of   a   real   scalar   field   and   itsapplication to one meson exchange potential. Quantization of a complex scalar field, Diracfield   and   e.m.   field,   Commutation   relations,   Covariant   perturbation   theory,   Feynmandiagrams and their applications, Wick's Theorem. Scattering matrix. 

(Ch.ll­12 of Book 1; 11.4, 11.5 of Book 3; 1.5, 2.1­2.3, 3.13, 4, 4.1­4.5, 5.1, 5.2, 6.1­6.3,7.1 of Book 4).

TUTORIALS :   Relevant problems given in each chapter in the books listed below:

Books :

1. Quantum Mechanics : M.P. Khanna, (Har Anand, New Delhi).2. A Text book of Quantum Mechanics, P.M. Mathews and K.Venkatesan, (Tata McGraw     Hill, New Delhi).

13

3. Quantum Mechanics : V.K. Thankappan, (New Age, New Delhi).4. Quantum Field Theory : H. Mandl and G. Shaw, (Wiley, New York).5. Advanced Quantum Mechanics : J.J. Sakurai (Addison­Wesley, Reading).

MPEH 6202      STATISTICAL MECHANICS                                                              Max. Marks: 20+55= 75

Note  :     (i) The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.   The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 40% of total marks.

                           (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I       The Statistical  Basis  of  Thermodynamics  :  The macroscopic  and microscopic  states,contact between statistics and thermodynamics, classical ideal gas, Gibbs paradox and itssolution. (1.1­1.6 of Book 1).

II Ensemble Theory : Phase space and Liouville's Theorem, The microcanonical ensembletheory and its application to ideal gas of monatomic particles. The canonical ensemble andits thermodynamics; Partition function, classical ideal gas in canonical ensemble theory,energy fluctuations,  equipartition and virial   theorems,  A system of quantum   harmonicoscillators   as   canonical   ensemble,   Statistics   of   paramagnetism.   The   grand   canonicalensemble and significance of statistical quantities. Classical ideal gas in grand canonicalensemble theory. Density and energy fluctuations. (2.1­2.4, 3.1­3.5, 3.7­3.9, 4.1­4.5 of Book 1).

III      Quantum Statistics of Ideal Systems: Quantum states and phase space, an ideal gas inquantum mechanical  ensembles, statistics of occupation numbers.  Ideal  Bose Systems  :Basic   concepts   and   thermodynamic   behaviour   of   an   ideal   Bose   gas,   Bose­Einsteincondensation, Discussion of gas of photons (the radiation fields) and phonons (the Debyefield), Liquid helium and superfluidity. Ideal Fermi Systems : Thermodynamic behaviourof   an   ideal   fermi   gas,   discussion   of   heat   capacity   of   a   free­electron   gas   at   lowtemperatures, Pauli paramagnetism, statistical equilibrium of white dwarf stars. (2.5, 6.1­ 6.3, 7.1­ 7.3, 7.5, 8.1, 8.2A,8.3 (omit sub sections A and B), 8.4 of Book 1).

IV        Elements of Phase transitions : Introduction, a dynamical model for phase transition,Ising  and Heisenberg models, Ising model in the Zeroth approximation,

             (11.3 & 11.5 of Book 1)

14

TUTORIALS : Relevant problems given in the end of each chapter in the text book.

Books :

1.  Statistical Mechanics : R.K. Pathria (Butterworth­Heinemann, Oxford).2.  Statistical Mechanics : K. Huang (Wiley Eastern, New Delhi).3.  Statistical Mechanics : B.K. Agarwal and M. Eisner (Wiley Eastern,  New Delhi).4.  Elementary Statistical Physics : C. Kittel (Wiley, New York).5.  Statistical Mechanics : S.K. Sinha (Tata McGraw Hill,  New Delhi).

MPEH 6203 ELECTRONICS­II (Digital Electronics and IC Technology)

                                                    Max. Marks: 20+55 = 75

Note :     (i) The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.   The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 40% of total marks.

              (ii) The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage. However,any other book may be followed.

  I       Digital circuits :  Boolean algebra, de Morgans theorem, truth table to Karnaugh map andsimplification.   Data   processing   circuits   :   Multiplexers,   Demultiplexers,   Adders,Encoders   ,   Decoders,   Parity   generators.   Sequential   circuits   :   Flip­Flops   –   RS,   JK,   D,clocked,  preset  and clear  operation, race­around conditions in JK Flip­flops, master­slaveJK  flip­flops  as  building  block  of   sequential   circuits.  Shift   registers,  Asynchronous  andsynchronous counter, Counters design and applications. Digital logic families : RTL, DTL,TTL, ECL, CMOS, MOS,  Tri­state logic ­ switching and propagation delay, fan out and fanin.Semiconductor Memories : ROM, PROM and EPROM, RAM, Static and Dynamic RandomAccess   Memories   (SRAM   and   DRAM),   content   addresable   memory,   Other   advancedmemories.   D/A   and   A/D   Converters   :   Parallel   comparator   A/D   converter,   successiveapproximation  A/D converter,  Counting  A/D converter,  Dual   slope  A/D converter,  A/Dconverter   using   voltage   to   frequency   and   voltage   to   time   conversion.   –accuracy   andresolution. D/A converter resistive network, accuracy and resolution. 

II       Basic concepts of Integrated Circuits : IC technology, epitaxial growth, diffusion of           impurities, masking and etching, Fabrication of monolithic IC’s, Active and Passive           components, advantages of IC’s, MSI, LSI and VLSI chips.III       Microprocessor : Buffer registers, Bus oraganised computers, SAP­I, Microprocessor (µP)

8085   Architecture,   memory   interfacing,   interfacing   I/O   devices.   Assembly   languageprogramming : Instruction classification, addressing modes, op code and operand, fetch and

15

excute cycle, timing diagram, machine cycle, instruction cycle and T states, Data transfer,Logic and Branch operations­ Programming examples.

TUTORIALS :  Relevant problems given at the end of each chapter in the books listed below.

  Books : 

1. Microelectronics by Millman and Grabel2. Digital Electronics by Malvino and Leach3. Semiconductor Devices : Physics and Technology by S.M. Sze

4. Microprocessor Architecture, Programming and Applications with 8085 by R.S. Gaonkar(Preutice Hall).

MPEH 6204    CLASSICAL ELECTRODYNAMICS                                                                                                                                        52 + 13 = 65 Hrs.

Max. Marks: 20+55 = 75

Note  :     (i) The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.   The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 40% of total marks.

              (ii) The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage. However,any other book may be followed.

I. Electrostatics   :  Laplace   and   Poisson’s   equations,   Electrostatic   potential   and   energydensity of the electromagnetic field, Multipole expansion of the scalar potential of a chargedistribution, dipole moment, quadrupole moment, Multipole expansion of the energy of acharge distribution in an external field, Static fields in material media, Polarization vector,macroscopic   equations,   classification  of   dielectric  media,  Molecular   polarizability   andelectrical   susceptibility,  Clausius­Mossetti   relation,  Models  of  Molecular  polarizability,energy of charges in dielectric media (Maxwell stress tensor), 

II. Magnetostatics : The differential equations of magnetostatics, vector potential, magneticfields of a localized current distribution, Singularity in dipole field, Fermi­contact term,Force and torque on a localized current distribution. (Magnetic stress tensor)

III. Boundary   value   problems   :  Uniqueness   theorem,   Dirichlet   and   Neumann   Boundaryconditions,   Earnshaw   theorem,   Green’s   (reciprocity)   theorem,   Formal   solution   ofelectrostatic   boundary   value   problem   with   Green   function,   Method   of   images   withexamples, Magnetostatic boundary value problems.

16

IV. Time varying fields and Maxwell equations : Faraday’s law of induction, displacementcurrent,  Maxwell  equations,   scalar  and vector  potential,  Gauge transformation,  Lorentzand Coulomb gauges, Hertz potential,  General expression for the electromagnetic fieldsenergy, conservation of energy, Poynting Theorem, Conservation of momentum.

V. Electromagnetic   Waves   :  wave   equation,   plane   waves   in   free   space   and   isotropicdielectrics,   polarization,   energy   transmitted  by   a  plane  wave,  Poynting   theorem   for   acomplex vector field, waves in conducting media, skin depth, Reflection and refraction ofe.m. waves at plane interface, Fresnel’s amplitude relations, Reflection and Transmissioncoefficients, polarization by reflection, Brewster’s angle, Total internal reflection, Stoke’sparameters,   EM   wave   guides,   Cavity   resonators,   Dielectric   waveguide,   optical   fibrewaveguide, Waves in rarefied plasma (ionosphere) and cold magneto­plasma, Frequencydispersive characteristics of dielectrics, conductors and plasmas.

VI. Radiation from Localized Time varying sources:  Solution of the inhomogeneous waveequation   in   the   absence  of   boundaries,  Fields   and   radiation  of   a   localized  oscillatingsource, electric dipole and electric quadrupole fields, centre fed antenna

VII. Charged Particle Dynamics: Non­relativistic motion in uniform constant fields and in aslowly varying magnetic field,  Adiabatic   invariance of  flux  through an orbit,  magneticmirroring, Cross electrostatic and magnetic fields and applications, Relativistic motion of acharged particle in electrostatic and magnetic fields. 

TUTORIALS :    Relevant problems are given in  each chapter in the text and reference books.

Books

1. Classical Electrodynamics : S.P. Puri, (Tata McGraw Hill, New Delhi). 2. Classical Electrodynamics : J.D. Jackson, (Wiley Eastern, New Delhi).3. Classical Electromagnetic Radiation : J.B. Marion and M.A. Heald, (Academic Press, San

Diego). 4. Introduction to Electrodynamics: D.J. Griffiths, (Prentice Hall India, New Delhi).5. Electromagnetic Fields, Ronald K. Wangsness ( John Wiley and Sons) .6. Electromagnetic   Field   theory   fundamentals   :   Bhag   Singh   Guru   and   H.R.   Hiziroglu

(Cambridge University Press)7. Introduction to Electrodynamics : A.Z. Capri and P.V. Panat (narosa Publishing House)

MPEH 6252     COMPUTATIONAL TECHNIQUES II

Max. Marks: 50

Section A

1. Use of PSPICE for electronic circuit design.2. Use of ORCAD for electronic printed circuit board design.

17

3. Use of MATLAB software for basic applications on signal processing.

Section B

List of Physics problems to done using C++:

1.   Write a program to study graphically the EM oscillations in a LCR circuit (use Runge­KuttaMethod). Show the variation of (i) Charge vs Time and (ii) Current vs Time.

2. Study   graphically   the   motion   of   falling   spherical   body   under   various   effects   of   medium(viscous drag, buoyancy and air drag) using Euler method. 

3. Study graphically the path of a projectile with and without air drag using FN method. Find thehorizontal and maximum height in either case. Write your comments on the findings. 

4. Study the motion of an artificial satellite. 5. Study the motion of (a) 1­D harmonic oscillator (without and with damping effects). (b) two

coupled harmonic oscillators. 6. To obtain the energy eigenvalues of a quantum oscillator using the Runge­Kutta method. 7. Study the motion of a charged particle in: (a) Uniform electric field, (b) Uniform Magnetic

field, (c) in combined uniform E and M fields. Draw graphs in each case. 8. Use Monte Carlo techniques to simulate phenomenon of Nuclear Radioactivity. Modify your

program to a case when the daughter nuclei are also unstable. .Books 1. A First Course in Computational Physics: P.L. DeVries (Wiley)2. An introduction to Computational Physics: Tao Pang (Cambridge)3. Computer Applications in Physics: S. Chandra (Narosa)4. Computational Physics: R.C. Verma, P.K.Ahluwalia and K.C. Sharma (New Age)5. Object Oriented Programming with C++: Balagurusamy, Tata McGrawHill

18

THIRD SEMESTER (Physics & Electronics)

MPEH7101  Elcetronics­III  ADVANCED MICROPROCESSORS

Max. Marks: 100

Note :   (i)    The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11. The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 50% of total marks.

                         (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

Advanced programming techniques for 8085 microprocessor, Counters and timer delays,Stack  and subroutines,  Code conversion,  BCD,  Arithmetic   and  16­bit  Data  operations,Interrupts of 8085, Vectored and nonvectored, maskable and nonmaskable interrupts.Interfacing  data   converters  –  A/D and  D/A,  Programmable   interface  devices  –   8255Aprogrammable interface, Interfacing keyboard/Display and Seven­segment displayInterfacing Programmable Peripheral Devices – interfacing keyboard and seven­segmentdisplay,  8254  programmable   interval   timer,   8259A programmable   interval   timer,   8259Programmable Interrupt ControllerSerial   communications,   Software   controlled   Asynchronous   Serial   I/O,   Programmablecommunications interface 8251, RS232 8086 Architecture­ Hardware specifications, Pins and signals, Internal data operations andRegisters, Minimum and maximum mode, System Bus Timing, Linking and execution ofPrograms, Assembler Directives and operators.Software   &   instruction   set­   Assembly   language   programming:   addressing   mode   andinstructions of 8086, MACRO programming, 8086 interrupts.Analog interfacing & Digital interfacing, Programmable parallel ports, Memory interfacingand Decoding, DMA controller.Multiprocessor configurations ­ Multiuser / Multitasking operating system concepts, 8086based   Multiprocessor   systems.   Introduction   and   basic   features   of   286,   386,   486   andPentium processors.

Books:1. Ramesh S. Gaonkar,”Microprocessor Architecture, Programming and Applications with

8085”, New Age International Publishers.2. Microcomputer  Systems:  The  8086/8088 Family­  Yu Cheng Liu  and G.A.  Gibson,

Prentice Hall of India3. The 8086/8088 Family Design, programming and interfacing­ John Uffenbeck, Prentice

Hall of India.4. Badri Ram, “Advanced Microprocessors and Interfacing”, Tata McGraw Hill

19

Douglas V. Hall,  Microprocessors and Interfacing programming and Hardware, TataMcGraw Hill

MPEH 7102 Electronics–IV 

ELECTRONICS INSTRUMENTATION & POWER ELECTRONICSMax. Marks: 75

Note :   (i)    The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11. The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 50% of total marks.

                         (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

InstrumentationActive   Electrical   Transducers   ­   Thermoelectric   transducers,   Piezoelectric   transducers,Magnetostrictive   transducers,   Hall   effect   transducers,   Electromechanical   transducers,Photoelectric   transducers,   Ionization   transducers,   Digital   Transducers,   Electrochemicaltransducers, Measurement of Power, Measurement of RF Power.Chemical   sensors,   Optochemical   sensors,   Electrochemical   sensors,   Biosensors,Semiconductor sensors, Smart sensorsSensors and Transducers for biological applications, Measurements of electrical parametersand non­electrical parametersWave analyzers and Harmonic distortion : Frequency selective wave analyzer, HeterodyneWave analyzer, Spectrum analyzer, Digital  Fourier AnalyzerFeedback Transducer Systems ­ Inverse transducers,  Temperature balance system, Self­balancing potentiometers and bridges, Heat­flow balance Systems, Beam balance systems,Servo­operated   Manometer,   Feedback   Pneumatic   Load   Cell,   Servo­operatedElectromagnetic   flow   meter,   Feedback   accelerometer   System,  Integrating  Servo,  Otherapplications of feedback system.

Power electronics Regulated Power Supplies –Supply characteristics, Diodes for high voltage power supplies,Shunt   and   series   regulators,   Monolithic   linear   regulators,   Current   boosters,   DC­to­DCconverters, Switching regulators SEMICONDUCTOR   POWER   DEVICES   ­   Basic   characteristics   &   working   of   PowerDiodes, Diac, SCR, Triac, Power Transistor, MOSFETs, IGBT, and GTO.Devices of Thyristor family and their Switching characteristics, GTO, MOSFET, IGBT,Thyristor,   triggering   and   commutation   circuits,   Thyristor   specifications,   Thyristorprotection circuits, SCR Crowbar

20

Principle  of  operation  of  choppers.  Step  up,  Step  down and  reversible  choppers.  Highfrequency electronic ballast, Switch Mode Power Supply: Fly back converter, forward/buckconverter, Boost converter and buck­boost converter. Uninterruptible Power Supply.Phase   controlled   rectifiers   for   different   loads   with   and   without   freewheeling   diode.Inverters – single phase series and parallel inverters, single phase and three phase inverters,Pulse width modulated inverters, CycloconvertersDC   and   AC   drives   –   Single­phase   and   three­phase   converter   drives,   Chopper   drives,Induction motor drives, Microprocessor controlled electrical drives

Nuclear electronics  ­ Pulse processing and shaping: Gas­filled detectors, Semiconductordetectors,  Scintillation  detectors,  Position  sensitive detectors,  Device  impedance,  Linearand logic pulse functions, Preamplifiers and amplifiers, Pulse shape discriminators, Time toPulse   Height   converter,   Time   pickoff   methods,   Coincidence   units,   gate   and   Delaygenerators,   Multichannel   pulse   analysis,   Charge   coupled   devices,   NIM   and   CAMACinstrumentation and software.

Books:1.  Transducers   and   Instrumentation  by  D.V.S.  Murty,  Prentice­Hall  of   India  Private

Limited, New Delhi2. Modern Electronic Instrumentation and Measurement Techniques, A.D. Helfrick and

William D. Cooper, Prentice Hall of India, New Delhi.Design of Medical ElectronicDevices by Reinaldo Perez, Academic Press

3. Introduction to Instrumentation and Control, A.K. Ghosh, Prentice Hall of India4. Principles  of  Measurement   and   Instrumentation,  Alan  S  Morris,  Prentice  Hall  of

India.5. Power Electronics by C.W. Lander, McGraw Hill Book Company, Singapore (1993)6. Mohammed H. Rashid, Power Electronics­Circuits, Devices and Applications, PHI,

New Delhi 20017.    Radiation detection and measurement by Glenn F. Knoll(Wiley).8.    Techniques in Nuclear and particle Experiments by W.R. Leo(Springer).

MPEH7103         CONDENSED MATTER PHYSICS­I                                                                                                                                                    Max. Marks :20+55=75Note : 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions of

equal marks, viz. 11.     The first question will be compulsory and will consist of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

21

I Elastic constants :Resume of binding in solids; Stress components, stiffness constant, elastic constants, elastic waves in crystals. 

II Lattice Dynamics and Thermal Properties :Rigorous treatment of lattice vibrations, normal modes; Density of states, thermodynamicproperties of crystal, anharmonic effects, thermal expansion. (Books 3, 4 and 6).

III Energy Band Theory :Review of  electrons   in  a  periodic  potential;  Nearly   free  electron  model;   tight  bindingmethod;   Impurity   levels   in   doped   semiconductors,   Band   theory   of   pure   and   dopedsemiconductors. (Books 1­3 and 5).

IV Transport Theory :                         Electronic transport from classical kinetic theory; Introduction to  Boltzmann transportequation, calculation of relaxation time  in metals; thermal conductivity of metals and insulators;thermoelectric effects;  Hall effect and magnetoresistance; Transport in semiconductors. 

 (Books 3­5). V Dielectric Properties of Materials :

Polarization  mechanisms,  Dielectric   function   from oscillator  strength,  Clausius­Mosottirelation;  piezo, pyro­ and ferro­electricity. 

(Books 1­4).

TUTORIALS  : Relevant problems given in the books listed below:

Books :

1. Introduction to Solid State Physics (VII ed): C. Kittel (Wiley, New York).2. Quantum Theory of Solids     : C. Kittel (Wiley, New York).3. Principles of the Theory of Solids     : J.   Ziman   (Cambridge   Univ.   Press,

.        Cambridge).4. Solid State Physics                  : H. Ibach and H. Luth (Springer Berlin).5. Solid State Theory     : Walter   A,   Harrison   (Tata   McGraw­Hill,

 New Delhi).6.        Theory of Lattice Dynamics in the Harmonic          Approx.                                                      :       A.A. Maradudin et al( Academic Press)

MPEH7104    NUCLEAR PHYSICS­I                      

                                                                                   Max. Marks: 20+55 = 75

Note : 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.     The first question will be compulsory and will consist of several

22

short questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I    Static properties of nuclei : Nuclear radii and measurements, nuclear binding energy (review),  nuclearmoments and systematic, wave­mechanical properties of nuclei, hyperfine structure, effect of externalmagnetic field, Nuclear magnetic resonance.          

II     Radioactive decays : Review of barrier penetration of alpha decay & Geiger­Nuttal law. Beta decays,Fermi   theory,   Kurie   plots   and   comparative   half­lives,   Allowed   and   forbidden   transitions,Experimental evidence for Parity­violation in beta decay, Electron capture probabilities, Double betadecay, Neutrino, detection of neutrinos, measurement of the neutrino helicity.        Multipolarity   of   gamma   transitions,   internal   conversion   process,   transition   rates,   Production   ofnuclear orientation, angular distribution of gamma rays from oriented nuclei.

III         Nuclear forces  : Evidence for saturation of nuclear density and binding energies (review), types ofnuclear potential, Ground  and excited states of deuteron, dipole and quadrupole moment of deuteron,n­p   scattering   at   low   energies,   partial   wave   analysis,   scattering   length,   spin­dependence   of   n­pscattering, effective­range theory, coherent and incoherent scattering, central and tensor forces,   p­pscattering, exchange forces & single and triplet potentials, meson theory of nuclear forces.

IV      Neutron physics : Neutron production, slowing down power and moderating ratio, neutrondetection. 

V    Nuclear reactions: Nuclear reactions and cross­sections, Resonance, Breit–Wigner dispersion formulafor l=0 and higher values, compound nucleus, Coulomb excitation, nuclear kinematics and radioactivenuclear beams. 

TUTORIALS  : Relevant problems given in the books listed below:

                                                                    Books:1. Nuclear Physics : Irving Kaplan(Addison­Wesley).2. Basic ideas and Concepts in Nuclear Physics  :  K. Heyde, Institute of Physics3. Introduction to Nuclear Physics ;  Herald Enge (Pearson)4. Nuclei and Particles  : E. Segre(Benjamin)5. Theory of Nuclear Structure  : R.R. Roy and B.P. Nigam(Wiley)

MPEH7105      PARTICLE PHYSICS ­ I

Max. Marks: 20+55 = 75

23

   Note : 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11.     The first question will be compulsory and will consist of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

.

I       Introduction   :  Fermions   and   bosons,   particles   and   antiparticles,   quarks   and   leptons,interactions and fields in particle physics, classical and quantum pictures, Yukawa picture,types of interactions ­ electromagnetic, weak, strong and gravitational, units.

II      Invariance Principles and Conservation Laws : Invariance in classical mechanics and inquantum mechanics,  Parity,  Pion parity,  Charge  conjugation,  Positronium decay.  Timereversal invariance, CPT theorem.

III   Hadron­Hadron Interactions :  Cross section and decay rates, Pion spin, Isospin, Two­nucleon system, Pion­nucleon system, Strangeness and Isospin, G­parity, Total and Elasticcross section, Particle production at high energy.

IV      Relativistic   Kinematics   and   Phase   Space  :   Introduction   to   relativistic   kinematics,particle reactions, Lorentz invariant phase space, two­body and three­body phase space,recursion   relation,   effective   mass,   dalitz,   K­3  π  decay,  τ­θ  puzzle,   dalitz   plots   fordissimilar particles, Breit­Wigner resonance formula, Mandelstem variables.

V     Static Quark Model of Hadrons :  The Baryon decuplet,  quark spin and color,  baryonocter, quark—antiquark combination.

VI      Weak   Interactions   :  Classification   of   weak   interactions,   Fermi   theory,   Parity   non­conservation   in  β­decay,   experimental   determination   of   parity   violation,   helicity   ofneutrino, K­decay, CP violation in K­ decay and its experimental determination. 

TUTORIALS :  Relevant problems given at the end of each chapter in the books listed below.

       Books :

1.       Introduction to High Energy Physics : D.H. Perkins (Addison Wesley, Reading).2.       Elementary Particles  : I.S. Hughes (Cambridge University Press, Cambridge).3.       Introduction to Quarks and Partons : F.E. Close (Academic Press, London).4. Introduction to Particle Physics : M.P. Khanna (Prentice Hall of India, New Delhi).

MPEH7151        Physics Laboratory III                                                                                                           

    Max. Marks: 100Note:       1.     Students are expected to perform at least 12 experiments in the semester with equal

coverage from each unit.

24

2.   The examination for the course will be of 4 hours duration. 

UNIT­I

1. To determine the g­factor of free electron using ESR.2. To measure dielectric constant of barium titanate as function of temperature and frequency

and hence study its transition.3. To study thermoluminescence of F­centres in alkali halide crystals.4. To   determine   the   lattice   constant   constant   of   LiF   crystal   using  X­ray  diffraction   and

mesurement of K­shell binding energy of different elements.5. To   measure   (i)   wavelength   of   microwaves   (SWR)   (ii)   dielectric   constant   of

solid/liquid and (iii) Q of a cavity. Use of Klystron­based  microwave generator6. To   plot   polar   pattern   and   gain   characteristics   of   Pyramidal   horn   antenna   and

parabolic dish7. Scanning tunneling microscope – hardware and software familiarization,  Atomic lattice

image of graphite, Study of thin film and nanogrid .  8. Energy   calibration   and   energy   resolution   of   a   gamma­ray   spectrometer   using   multi­

channel analyzer­ Study of γ­ray spectrum.9. Time resolution of a gamma­ray coincidence set­up.10. To determine range of α­particles in air and determination of thickness of foil.11. To determine strength of alpha particles using SSNTD.

UNIT­II

12. To design (i) Low pass filter (ii) High pass filter (iii) All­pass filter (iv) Band pass filter (v)Band­reject filter using 741 OPAMP.

13. To study of Switched­mode power supply.14. Frequency   modulation     using   Varactor   and   Reactance   modulator   and   Freaquency

demodulation using Quadrature detector and Phased Locked Loop detector.15. Computer controlled experiments and measurements (Phoenix kit and Python language) –

Digital and analog measurments based experiments.16. Control of devices and data logger using parallel port of PC (Turbo C language).17. Microprocessor kit:  (a) hardware familiarization (b) programming for (i) addition and

subtraction of numbers using direct and indirect addressing modes (ii) Handling of 16 bitnumbers (iii) use of CALL and RETURN instructions and block data handling.

18. Microprocessor kit: (a) Selection of port for I & O and generation of different waveforms(b) control of stepper motor.

19. Microcontroller kit: hardware familiarization of µC and universal programmer andprogramming for four digit seven segment multiplexed up­counter upto 9999.

20. Microcontroller kit : (a) EEPROM based 8 to 3 encoder using microcontroller (b)interfacing with ADC (temperature sensor) and DAC (variable voltage source). 

21. Digital   signal   processing   –   ADSP   2181   board,   hardware   familiarization,audio/speech applications using stereo CODEC device. 

Project Work*:  Develop a new experiment or perform open­ended thorough investigations                             using the available set­up.

25

                             (* with weightage equal to few experiments to be decided by the teachers) 

26

FOURTH SEMESTER (Physics & Electronics)

MPEH 7201   Electronics­V   MICROCONTROLLERS AND EMBEDDED SYSTEMS

Max. Marks: 25+75 = 100

Note :   (i)    The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11. The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 50% of total marks.

                         (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

Microcontrollers and embedded processors,  Overview of the 8051 family, Architecture of 8051 8051assembly   language  programming,  Jump,  Loop and  Call   instructions,   Instruction  set,  Time  delay   forvarious 8051 chips.I/O   programming,   Addressing   modes,   Arithmatic   and   Logic   instructions   and   Programs,   8051programming in C.8051 hardware connection and Intel HEX file, 8051 timer programming in assembly and C, Serial portprogramming, Interrupts programming.LCD and Keyboard   interfacing,  ADC, DAC and sensor   interfacing,   Interfacing   to  external  memory,Interfacing with 8255 I/O chip, DS12887 RTC interfacing and programming.Application of Microcontrollers in interfacing, Robotics, MCU based measuring instruments. Real Time Operating System for System Design, Multitasking System.Introduction to Advanced Microcontrollers: PIC, ARM and AVR controllers.Introduction to embedded system, Classification of embedded systems.

Books :1. The 8051 Microcontroller and embedded Systems by Ali Mazidi, Pearson Education2. The 8051 Microcontroller – I. Scott Mackenzie, Dorling Kindersley (India) Pvt. Ltd3. Microcontrollers ­ A.J. Ayala, Penram International Publishing (I) Pvt. Ltd.

MPEH 7202 Electronics VI  Integrated and VLSI Circuit design

Max. Marks: 20+55=75

Note :   (i)    The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11. The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attempt

27

five   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 50% of total marks.

                         (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

Introduction to technologies­ Semiconductor Substrate­Crystal defects, Electronic Grade Silicon,Czochralski   Growth,   Float   Zone   Growth,   Characterization   &   evaluation   of   Crystals;   WaferPreparation­ Silicon Shaping, Etching and Polishing, Chemical cleaning.Diffusion  &   ion   implantation­  Ficks  diffusion  Equation,  Diffusion   in  SiO2,   Ion   Implantation,Oxidation. Growth mechanism and Deal­Grove Model of oxidation, Linear and Parabolic Rate co­efficient, Structure of SiO2, Oxidation techniques and system.Chemical vapour deposition and layer growth­ CVD for deposition of dielectric and polysilicon,Chemical equilibrium and the law of mass action, Introduction to atmospheric CVD of dielectric,low pressure CVD of dielectric and semiconductor.  Epitaxy­Vapour Phase Expitaxy, Defects inEpitaxial growth, Metal Organic Chemical Vapor Deposition, Molecular beam epitaxy.Pattern transfer­ Introduction to photo/optical lithography, Contact/ proximity printers, Projectionprinters, Mask generation, photoresists. Wet etching, Plasma etching, Reaction ion etching.VLSI process integration­ Junction and Oxide Isolation, LOCOS methods, Trench Isolation, SOI;Metallization, Planarization. Fundamental consideration for IC Processing, NMOS and CMOS ICTechnology, Bipolar  IC Technology. Basic physical  design of simple Gates and Layout issues.Layout   issues   for   inverter,  Layout   for  NAND and NOR Gates,  Complex  Logic  gates  Layout,Layout optimization for performance. Packaging of VLSI devicesIntroduction to VHDL, VHDL Code for simple Logic gates.

MicroElectroMechanical   Systems   (MEMS),   Working   principles   of   microsensors   andmicroactuation,   scaling   laws   in   geometry,   Physical   Microsensors,   Optical  MEMS  (MOEMS),fluidic, RF and Bio­MEMS, e.g., DNA­chip, micro­arrays. Materials   for   MEMS,   Microfabrication   and   Micromachining   processes,   Isotropic   Etching   andAnisotropic Etching, Bulk Micromachining, Deep Reactive Ion Etching (DRIE), high density ICPplasma,   high  aspect   ratio  Si   structures,  LIGA  process,    Surface  micromachining,  Examples   ­pressure  sensors,   accelerometers,   flow sensors,   inkjet  printers,  deformable  mirror  devices,  gassensors, micromotors, microgears, lab­on­a­chip systemsMicroactuators, Electromagnetic and Thermal microactuation, Mechanical design and examples.Physics of nanomaterials,  quantum transport phenomenon, Overview of quantum dots,  resonanttunneling   devices,   single   electron   effects   and   Coulomb   blockade,   Introduction   to   Nanoelectromechanical systems (NEMS).Introduction   to   Molecular   electronic   devices,   self   assembled   monolayers   (SAM),   Diodes,Optoelectronic devices, switches, Nanowires.

Books :

1. VLSI Technology by Simon Sze, Tata McGraw Hill2. VLSI Design Techniques for Analog and Digital Circuits, Randall Geiger, McGraw Hill 2000.

28

3. CMOS Digital   Integrated  Circuit  Analysis  and Design,  Sung­MO (Steve)  Kang and  YusufLeblebici, McGraw Hill 2002.

4.   VHDL by Doglus Perry, Tata Mc Graw Hill 20045.  VHDL for Designers by Sjoholm and Lindh, Prentice Hall International, 1998.6.   An introduction to Microelectromechanical system Engineering, Nadim Maluf, Artech House

1998.7.     MEMS and MICROSYSTEMS – design and Manufacture, Tai­Ran Hsu, Tata McGraw Hill

2002.8.   Fundamentals of Microfabrication, Marc Madou, CRC Press 19909.    Gregory    Kovacs,  “Micromachined  Transducers  Sourcebook”  WCB McGraw­Hill,  Boston,

1998.10.  MEMS and NEMS by Sergey Edward Lyshevski, CRC Press (2002).

29

MPEH 7203 Electronics­VII Digital Signal Processing 

    Max. Marks: 20+55 = 75

Note :   (i)    The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11. The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 50% of total marks.

                         (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

Introduction   to   DSP   Systems,   Continuous   and   discrete­time   signals,   Sampling   of   analog   signals,Quantization,  coding, Discrete­Time systems, Analysis  of Discrete­Time Linear Time­Invariant (LTI)systems, reconstruction of signal from its samples, Aliasing, Sampling of discrete­time signals.Z­Transforms,   Analysis   of   Linear   Time­Invariant   Systems   in   Z­domain,   Frequency   analysis   ofcontinuous and discrete­time Signals, Frequency domain analysis of LTI systemsDiscrete  Fourier  Transform,  Discrete   cosine   transform,  Fast  Fourier  Transform,  Wavelet  TransformimplementationDigital   filters,  Finite   impulse   response   (FIR)   filter   design,  FIR   filter   structures,  Design   of   infiniteimpulse response (IIR) digital filters, Specifications of IIR filters, Mapping of analog filter structures.Multirate Digital signal processing, Decimation and implementation of sample rate conversion, Time andFrequency decimation techniques, Interpolation with an integer factor L, Sampling rate change with aratio L/M, cascaded integrator comb filters, ApplicationsAdaptive   filters   and   applications,   Adaptive   channel   equalization   and   Echo   cancellation   in   DatatransmissionDSP   Hardware  ­   DSP   Processor   Families,  Circular   Buffering,  Basic   Architectural   features,   DSPComputational Building Blocks, Bus Architecture and Memory, Data Addressing Capabilities, Pipelininginstructions, Hardware looping, Interrupts, The ADSP­2106x family, The SHARC EZ­KIT LiteInterfacing Memory & I/O Peripherals to Programmable DSP Devices ­ a CODEC interface circuit andprogramming, DSP­applications for telecommunication and Biomedical

Books :1.  Digital  Signal  Processing:  Principles,  Algorithms,  and  Applications  by   J.  G.  Proakis  and  D.  G.

Manolakis(Pearson).2. Avtar Singh and S. Srinivasan , “Digital Signal Processing”, Thomson Publications, 2004.3.  Discrete­Time Signal Processing by A. V. Oppenheim and R. W. Schafer(Preutice Hall).4.  Digital Signal Processing in Communication Systems by Marvin E. Frerking(Kluwer Academics

Pub.)5.  Emmanuel C. Ifeachor, Barrie W. Jervis, “Digital signal processing­A practical approach”,   Second

edition, Pearson education, Asia 2001.6. The Scientist and Engineer's and Guide to Digital Signal Processing by Steven W. Smith(California

Technical Publication).7.  Digital Signal Processing and the Microcontroller by Dale Grover and John R. (Jack) Deller with

illustrations by Jonathan Roth(Preutice Hall).

30

                 

MPEH7251 MAJOR PROJECT WORK Max. Marks:   100

                         The aim of project work in M.Sc.( H.S.) 4th  semesters is to expose the students toInstrumentation,  Power  Electronics,  Microcontroller  and  DSP,  Digital   communication.  Itmay   include   development   of   pulse   processing  electronic   modules,   power   supplies,  controlequipment in a research laboratory, or fabrication of a device. Project work based on participationin some ongoing research activity or analysis of data is excluded.                         A student will be attached to one teacher of the department before the end of the 3rd

semester. Scientists and Engineers from other departments of the university and Institutes inand around Chandigarh can act as co­supervisors.  A report of about 50 pages about the workdone in the project (typed on both the sides of the paper and properly bound) will be submitted bya date to be announced by the PGAPMEC. Assessment of the work done under the project will becarried out by a committee on the basis of effort put in the execution of the project, degree interestshown in  learning   the methodology,  report  prepared,  grasp  of   the  problem assigned  and viva­voce/seminar, etc as per guidelines prepared by the PGAPMEC. 

            

MPEH7503   CONDENSED MATTER PHYSICS ­II

        Max. Marks: 25+75 = 100

Note : 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 15.     The first question will be compulsory and will consist of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I Optical   Properties   :    Resume   of   macroscopic   theory   ­­   generalized   susceptibility,Kramers­ Kronig relations, Brillouin scattering, Raman effect; interband transitions. 

31

(Books 1­4)II Magnetism  :  Dia­   and  para­magnetism   in  materials,  Pauli  paramagnetism,    Exchange

interaction. Heisenberg Hamiltonian and resume of the results;  Ferro­, ferri­ and antiferro­magnetism; spin waves; specific heat ­ Bloch law. (Books  2­4).

III Magnetic Resonance Techniques : Principles of ESR and NMR (Book 1)

IV Superconductivity  :  Experimental  Survey,  Basic  phenomenology,  Type  I  and Type  IIsuperconductors; BCS pairing mechanism,; High Tc superconductors. (Books 1­4).

V Disordered  Solids  :  Resume  of  point  defects   and  dislocations;  Non­crystalline   solids:diffraction pattern,  glasses,  amorphous semiconductors  and  ferromagnets,  heat  capacityand thermal conductivity of amorphous solids,  Brief introduction  to nanostructures. (Book 1).

TUTORIALS : Relevant problems given at the end of each chapter in the books listed below.

        Books :

1. Introduction to Solid State Physics : C. Kittel (Wiley, New York).2. Quantum Theory of Solids  : C. Kittel (Wiley, New York).3. Principles of the Theory of Solids :  J. Ziman (Cambridge University Press,              Cambridge).4. Solid State Physics :  H. Ibach and H. Luth (Springer, Berlin).5. A Quantum Approach to Solids  : P.L. Taylor (Prentice­Hall, Englewood Cliffs).6. Intermediate Quantum Theory of Solids : A.O.E. Animalu (East­West Press, New Delhi).

7. Solid State Physics :  Ashcroft and Mermin (Reinhert & Winston, Berlin).  

 MPEH7504  NUCLEAR PHYSICS­II

Max. Marks: 25+75 = 100

Note : 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 15.     The first question will be compulsory and will consist of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

32

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I         Shell model : Coupling of angular momenta, C.G.  & Racah coefficients.  Extreme particlemodel with square­well & harmonic oscillator potentials, spin­orbit coupling, shell modelpredictions, effect of pairing energy, static electromagnetic moments of nuclei,  LS & jjcoupling, seniority wave function, magnetic moment­Schmidt lines, Single particle model,Total   spin   ‘J’   for   various   configurations,   electric   quadrupole   moment,     configurationmixing,   independent   particle   model,   coefficient   of   fractional   parentage,   Two   nucleonwavefunction,  Matrix  elements  of  one and   two body  operators,  Correlation   in  nuclearmatter.  

II           Collective model : Rotation­D matrices, Collective modes of motion, nuclear vibrations,iso­scalar   vibrations,   Giant   resonance   (   brief   overview),   derivation   of   collectiveHamiltonian   and   applications,   Rotation   and   vibration   of   even­even   nuclei,  β­   and  γvibrations, Rotational­vibrational coupling, odd­mass nuclei ­ coupling of particle to even­even core, Nilsson model, Rotational motion at high spin, Kinematic and dynamic momentof inertia, Routhian and alignment plots, backbending behaviour. 

III        Nuclear reactions : Review of Statistical  & Optical model for compound nucleus, Direct             reactions : Kinematics and theory of stripping, pick up & reverse reactions. Fusion­evaporation             & transfer reactions and various models, Heavy­ion induced nuclear reactions and              various phenomena at low, intermediate and high energies.     

TUTORIALS : Relevant problems given at the end of each chapter in the books listed below.

        Books :

1.     Theory of Nuclear Structure : M.K. Pal (East­West Press, New Delhi).2. Nuclear Physics : R.R. Roy and B.P. Nigam (New Age, New Delhi), 3. Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics by K. Hyde(Institute of Physics).4. Elementary  theory of Angular Momentum by M.E. Rose(Dover).5.          Concepts of Nuclear Physics by B.L. Cohen(Tata McGraw Hill)

MPEH7505   PARTICLE PHYSICS – II 

Max. Marks: 25+75 = 100

Note : 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 15.     The first question will be compulsory and will consist of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt five

33

questions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I         Internal Symmetries and Quark Model : Introduction to Symmetries and their relation togroup theory. Symmetry groups 0(3), SU(2), SU(3) and SU(6). Applications of symmetrygroups   to   hadron   spectroscopy   :   meson   mixing,   mass   formulae,   etc.   Introduction   toconstituent quark model and its applications to hadron phenomenology.

II          Review of Relativistic Quantum Mechanics and Quantum Field Theory III Electromagnetic Interactions : Electromagnetic form factors of nucleons. Deep inelastic

structure   functions   and   introduction   to   parton   model.   Gauge   invariance   and   chargeconservation.  Noether's Theorem. .

IV     Weak Interactions  :  Introduction   to  four  fermion Fermi   theory.  Development  of  V­Atheory. Weak neutral current and GIM model. Neutrino­nucleon scattering.

V         Strong Interactions : Introduction to gauge field theories, including Non­Abelian gauge 

             field. Elements of QCD,Charmonium Spectroscopy. 

VI      Unification Schemes : Spontaneous symmetry breaking, Glashow­Weinberg­Salam model,Standard model. GUTS, Supersymmetry, recent developments.

TUTORIALS :   Relevant problems given at the end of each chapter in the books listed below.

Books :1. An Introduction to Elementary Particles : D.H. Perkins (Addison Wesley, Reading). 2. Introduction to Unitary Symmetry :Litchtenberg (Addison Wesley, Reading).  3. Introduction to Quarks and Partons  :  F.E. Close  (Academic Press, London).4. Introduction to Particle Physics : M.P. Khanna (Prentice­Hall of India, New Delhi). 5. Gauge Theories of Weak, Strong and Electromagnetic Interactions : C. Quigg (Gorden &

Breach, New York).6. Gauge  Theory  of  Elementary  Particle  Physics   :  T.P Cheng and L.F.  Li   (Oxford

University Press, Oxford).

MPEH 7506 Electronics VIII ­ DIGITAL COMMUNICATIONMax. Marks: 25+75 = 100

Note :   (i)    The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 11. The first question will be compulsory and will consist of severalshort  questions/problems covering  the  entire  syllabus.    The candidates  will  attemptfive   questions   in   all,   including   the   compulsory   question.     The   question   paper   isexpected to contain problems to the extent of 50% of total marks.

                         (ii)  The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

34

Data   Communication,   General   communication   system,   ASK,   FSK,   PSK,   DPSK,Modulation and demodulation techniques, Baseband signal receiver, probability of error,Optimum filter, Matched filter correlator examplesPulse Modulation: Sampling, Nyquist theorem, Calculation of percentage distortion due toundersampling, Spectrum of sampled signal, sampling with narrow pulses, Pulse amplitudemodulation,   Pulse   width   modulation,   pulse   position   modulation,   digital   modulationprinciples   ,  pulse code modulation,   intersymbol   interference,  eye patterns,  equalization,compounding, Bandwidth and noise of PCM systems, Delta modulation,  Adaptive DM,Comparison  between various techniques.Information   and   Theory:   Information,   Entropy,   Mutual   information,   redundancy   andchannel capacity, Shannon­Hartley theorem, Bandwidth S/N Trade offCoding Theory: Shannon’s Theorem, Coding of η, Shannon­Fano coding, Huffman coding,Hamming coding, bit error detection and correction, Modern Transmission characteristics,Modern features, compatibility, selection criteria

Modern communication Systems

Data   transfer   and   computer   networking:   packet   switching,   ISDN,   ATM,   LAN,  WAN,Internet and WAP, Digital Radio Communication Systems: Transmission media, sampling,multiplexing, digital modulation and multiple access techniques.Satellite   communication   Systems:   Principles   of   satellite   communication,   modulation,multiplexing and multiple access techniques; satellite services like DSB, VSAT.Mobile   communication:   Specifications,   design   approach   and   details,   OpticalCommunication   systems:  Network   topologies,  Fiber  Distributed  Data   Interface   (FDDI)network,   Synchronous   Optical   Network   (SONET/SDH),   Asynchronous   Transfer   Mode(ATM), Wavelength Division Multiplexing (WDM) and its network implementation

Books:1. Communication systems by Haykin, Wiley eastern Limited2. Communication Systems by B.P. Lathi: Wiley Eastern Limited3. Introduction to Modern communication by P.D. Sharma(Nem Chand & Bros).4. Digital Communications by J.G. Proakis; Tata McGraw Hill5. Digital Signal Transmission by Bissell and Chapman, Cambridge University Press

MPEH7507        PHYSICS OF NANOMATERIALS          

Max. Marks: 25+75 = 100

Note : 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 15.     The first question will be compulsory and will consist of several

35

short questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I        Introductory Aspects : Free electron theory and its features, Idea of band structure—metals,insulators and semiconductors.   Density of state in bands and its variation with energy,Effect of crystal size on density of states and band gap.  Examples of nanomaterials.

II     Preparation of Nanomaterials : Bottom up: Cluster beam evaporation, ion beam deposition,chemical bath deposition with capping techniques and Top down: Ball Milling.

III         General Characterization Techniques : Determination of particle size, study of textureand microstructure,   Increase   in  x­ray  diffraction  peaks  of  nanoparticles,   shift   in  photoluminescence   peaks,   variation   in   Raman   spectra   of   nanomaterials,   photoemissionmicroscopy, scanning force microscopy.

IV        Quantum Dots : Electron confinement in infinitely deep square well, confinement in oneand two­dimensional  wells,   idea of  quantum well  structure,  quantum dots – single  andinteracting quantum dots, self organized quantum dots, spectroscopy of quantum dots.

V           Other Nanomaterials : Properties and applications of carbon nanotubes and nanofibres,Nanosized   metal   particles,   Nanostructured   polymers,   Nanostructured   films   and   Nanostructured semiconductors.

TUTORIALS : Relevant problems pertaining to the topics covered in the course.

Books 

1. Nanotechnology ­ Molecularly Designed Materials : G.M. Chow & K.E. Gonsalves (AmericanChemical Society).

2. Nanotechnology Molecular Speculations on Global Abundance : B.C. Crandall (MIT Press). 3. Quantum Dot Heterostructures: D. Bimerg, M. Grundmann and N.N. Ledentsov (Wiley).4. Nanoparticles and Nanostructured Films–Preparation, Characterization and Application : J.H.

Fendler (Wiley).5. Nanofabrication   and  Bio­system:  H.C.  Hoch,  H.G.  Craighead   and  L.   Jelinski   (Cambridge

Univ. Press).6. Physics of Semiconductor Nanostructures: K.P. Jain (Narosa).7. Physics of Low­Dimension Semiconductors: J.H. Davies (Cambridge Univ. Press.).8. Advances in Solid State Physics (Vo.41) : B. Kramer (Ed.) (Springer).

MPEH7508    EXPERIMENTAL TECHNIQUES IN NUCLEAR PHYSICS AND                           PARTICLE PHYSICS

Max. Marks: 25+75 = 100

36

Note: 1.     The question paper for end­semester examination will consist of seven questions ofequal marks, viz. 15.     The first question will be compulsory and will consist of severalshort questions/problems covering the entire syllabus.   The candidates will attempt fivequestions in all,  including the compulsory question.   The question paper is expected tocontain problems to the extent of 40% of total marks.

                           2.    The books indicated as text­book(s) are suggestive of the level of coverage.However, any other book may be followed.

I     Detection of radiations:   Interaction of gamma­rays, electrons, heavy charged particles, neutrons,neutrinos and other particles with matter.General   properties   of   Radiation   detectors,   energy   resolution,   detection   efficiency   and   dead   time.Statistics and treatment of experimental data.Gas­filled detectors, Proportional counters, space charge effects, energy resolution, time characteristicsof   signal   pulse,   position­sensitive   proportional   counters,   Multiwire   proportional   chambers,   Driftchamber, Time projection chamber.Organic   and   inorganic   scintillators   and   their   characteristics,   light   collection   and   coupling   tophotomultiplier tubes and photodiodes, description of electron and gamma ray spectrum from detector,phoswich detectors, Cherenkov detector.Semiconductor detectors, Ge and Si(Li) detectors, Charge production and collection processes, detectorstructures and fabrication aspects,  semiconductor detectors in X­ and gamma­ray spectroscopy, Pulseheight   spectrum,   Compton­suppressed   Ge   detectors,   Semiconductor   detectors   for   charged   particlespectroscopy and particle identification, Silicon strip detectors, Radiation damage.Electromagnetic and Hadron calorimeters.Motion   of   charged   particles   in   magnetic   field,   Magnetic   dipole   and   quadrupole   lenses,   beta   rayspectrometer.Detection of fast and slow neutrons ­ nuclear reactions for neutron detection.General Background and detector shielding.II       Electronics associated with detectors   :  Electronics for pulse signal processing, CR­(RC)n  anddelay­line pulse shaping, pole­zero cancellation, base­line shift and restoration, preamplifiers (voltageand charge­sensitive  configurations),  overload recovery and pileup,  Linear  amplifiers,  single­channelanalyser, anolog­to­digital converters, multichannel analyzer.Basic considerations in time measurements, Walk and jitter, Time pickoff methods, time­to­amplitudeconverters, Systems for fast timing, fast­slow coincidence, and particle identification, NIM and CAMACinstrumentation standards and data acquisition system. III         Experimental methods :  Detector systems for heavy­ion reactions : Large gamma and chargeparticle detector arrays, multiplicity filters, electron spectrometer, heavy­ion reaction analysers, nuclearlifetime measurements (DSAM and RDM techniques), production of radioactive ion beams.Detector systems for high energy experiments  : Collider physics (brief account), Particle Accelerators(brief account), Secondary beams, Beam transport, Modern Hybrid experiments­ CMS and ALICE. 

  Tutorials: Relevant problems pertaining to the topics covered in the course.

                                                             Books : 1. Introduction to Experimental Particle Physics by Richard Fernow(Cambridge University Press).2. Radiation detection and measurement by Glenn F. Knoll(Wiley).3. Techniques in Nuclear and particle Experiments by W.R. Leo(Springer).4. Detectors for particle radiation by Konrad Kleinknecht(Cambridge University Press)..

37