Наименование дисциплины: Специальные вопросы статистической физики и термодинамики
Направление подготовки: 011800 Радиофизика
Профиль подготовки: Телекоммуникационные системы и технологии
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Автор: к. ф.-м. н., доцент, доцент кафедры теоретической физики .
1. Целями освоения дисциплины “Специальные вопросы статистической физики и термодинамики” являются ознакомление студентов с основами квантовой статистической физики и флуктуационных явлений, занимающимися изучением физических процессов в макроскопических системах, содержащих огромное, но конечное, число микроскопических частиц (электронов, атомов, молекул, различных полей). Данный курс вырабатывает у студентов навыки использования математического аппарата термодинамики и статистической физики для анализа конкретных моделей сложных макроскопических систем.
2. Дисциплина “Специальные вопросы статистической физики и термодинамики” Б3. является логическим продолжением курса «Термодинамика и статистическая физика», дает студентам базовые знания по основам квантовой статистической физики и является составной частью модуля “Теоретическая физика”.
Для освоения данной дисциплиной студенты должны владеть математическим аппаратом линейной алгебры, уметь решать основные типы дифференциальных уравнений, знать основы теоретической механики, электродинамики и квантовой механики. “Специальные вопросы статистической физики и термодинамики” является завершающим курсом модуля “Теоретическая физика”.
Полученные в курсе “Специальные вопросы статистической физики и термодинамики” знания необходимы для изучения последующих курсов по специальности, а также для продолжения обучения в магистратуре по направлению «Физика».
3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
-об основных понятиях термодинамики и статистической физики и их месте в физике;
-основные законы (начала) термодинамики и статистической физики;
-основные канонические функции распределения в классической статистической физике и матрицы плотности в квантовой статистической физике;
-связь статистической физики с термодинамикой;
-условия термодинамической устойчивости системы;
-отличие в поведении ферми - и бозе-системах.
Уметь:
-использовать математический аппарат термодинамики и статистической физики;
-анализировать поведение простейших систем;
-использовать изученные методы в флуктуационных явлениях.
Владеть:
-математическим аппаратом термодинамики и статистической физике;
-навыками использования знаний для анализа простейших систем..
4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.
5. Содержание дисциплины:
№ п/п | Раздел дисциплины |
1 | Принципы квантовой статистической физики. |
1.1 | 1.Чистые и смешанные ансамбли и средние по ансамблю в квантовой статистической физике. 2. Матрицы плотности микроканонического, канонического и большого канонического ансамблей. |
1.2 | Формализм вторичного квантования. Обоснование статистической физики. |
2 | Идеальные квантовые газы. |
2.1 | 1. Вывод функции распределения для идеального ферми-, бозе-газа и газа Больцмана с помощью микроканонического ансамбля. 2. Вывод функции распределения для идеальных газов с помощью большого канонического ансамбля. |
2.2 | 1. Модель свободного электронного газа в металлах. 2.Статистика электронов и дырок в полупроводниках. |
2.3 | 1. Термодинамика теплового излучения. Формула Планка. 2. Фононы. Теория теплоемкости Дебая. |
2.4 | Больцмановский квантовый газ. 1. Квантование поступательного движения молекул. 2. Двухатомные молекулы. Колебательные степени свободы. 3. Двухатомные молекулы. Вращательные степени свободы. |
3 | Теория флуктуаций. |
3.1 | Вычисление флуктуаций по методу Гиббса. |
3.2 | 1.Квазитермодинамическая теория малых флуктуаций. 2. Теория "голубого цвета неба" Релея. |
4 | Броуновское движение и вопросы теории случайных процессов. |
4.1 | . Броуновское движение. Формула Эйнштейна для среднего квадратичного смещения броуновской частицы. |
4.2 | 1.Автокорреляционная функция. 2. Спектральная плотность случайного процесса. Соотношения Винера-Хинчина. |
6.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1.Квасников и статистическая физика: Теория неравновесных систем. М: Изд. МГУ, 1987.
2.Кузнецов физической кинетики. Ярославль, изд. ЯрГУ, 20с.
б) дополнительная литература:
1.Терлецкий физика. М., 1960.
2.Ансельм статистической физики и термодинамики. М., 1973.
3., Рывкин . Статистическая физика и кинетика.
М., 1977.
4.Керзон Хуанг. Статистическая механика. М., 1966.
5.Зубарев статистическая термодинамика. М., 1971.
6. Равновесная и неравновесная статистическая механика. Том 1,2, М., 1978.
7.Леонтович в термодинамику. Статистическая физика. М., 1983.
8. Термодинамика. М., 1970.
9. Статистическая механика. М., 1977.
10., Янкина задач по термодинамике. М., 1976.
11. Статистическая физика в примерах. М., 1976.
12. Феноменологическая и статистическая термодинамика. М., 1979.
13.Путилов . М: Наука, 1971.
14.Гуров термодинамика необратимых процессов. М.,1978.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. Научная библиотека на сайте www. *****;
2. Каталог образовательных интернет-ресурсов на сайте http://www. *****;
3. Научная энциклопедия на сайте http://ru. wikipedia. org/wiki/Квантовая_физика;
4. Научная энциклопедия на сайте http://*****/physics.
