Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
УТВЕРЖДАЮдекан факультета
|
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СДМ.511676.04 "Физика конденсированных систем"
Направление 511600 – Прикладные математика и физика
Магистерская программа 511676 – Электрофизика
Разработчик:
профессор, докт. физ.-мат. наук __________________________
Рецензент:
профессор, доктор физ. - мат. наук__________
Санкт-Петербург
2003
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования ГОС–2000 от 01.01.01 г., № 000 ЕН/МАГ и учебным планом по направлению подготовки 511600 – Прикладные математика и физика, магистерской программы 511676 – «Электрофизика».
Программу составил:
д. ф.-м. н., профессор, профессор кафедры статистической физики.
Программа одобрена на заседании кафедры радиофизики
«___»___________2003 г., протокол №___________ .
Заведующий кафедрой ____________________
Программа одобрена на заседании Методической комиссии физического факультета «_____»____________2003 г., протокол №___________ .
Председатель Методической комиссии ______________________
АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Физика конденсированных систем» посвящена изучению основополагающих явлений физики сплошных сред. Рассматриваются основы гидродинамики, в том числе гидродинамики сверхтекучей жидкости; распространения звуковых волн в различных средах; теории упругости. Изучается поведение сред в окрестности фазовых переходов. Излагаются основы электродинамики, в частности вопросы распространения электромагнитных волн в диэлектрических средах. При рассмотрении отмеченных разделов физики сплошных сред обращается внимание на вопросы практического применения изучаемых явлений.
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью курса «Физика конденсированных систем» является обучение студентов основам физики сплошных сред, формирование у них базовых знаний в области гидродинамики, распространения звуковых и электромагнитных волн, теории упругости. Задача курса – дать студентам достаточно полную картину современного состояния науки в области физики сплошных сред; познакомить их с математическим аппаратом, применяемым при решении различных задач.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Студент должен:
– знать содержание дисциплины «Физика конденсированных систем»;
– уметь грамотно формулировать и решать конкретные задачи из данного раздела физики;
– иметь достаточно полное представление о возможностях применения ее разделов в различных прикладных задачах.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Виды учебной работы | Всего часов (не менее) | Семестры | |||
1–й год магистратуры | 2–й год магистратуры | ||||
I(IX) | II(X) | III(XI) | IV(XII) | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 96 | 96 | |||
Аудиторные занятия | 64 | 64 | |||
Лекции | 64 | 64 | |||
Лабораторные работы и практические занятия (ЛР и ПЗ) | – | – | |||
Самостоятельная работа | 32 | 32 | |||
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | экзамен |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции | С | ЛР и ПЗ |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | Гидродинамика | 6 | ||
2 | Звуковые волны | 6 | ||
3 | Теория упругости | 6 | ||
4 | Электромагнитные волны в диэлектрической среде | 6 | ||
5 | Системы в окрестности точек фазового перехода II рода | 4 | ||
6 | Гидродинамика сверхтекучей жидкости | 4 |
4.2 Содержание разделов дисциплины
1. Гидродинамика.
Условия применимости гидродинамического описания, уравнение непрерывности. Уравнение Эйлера. Поток энергии в идеальной жидкости. Поток импульса. Уравнение движения вязкой жидкости. Диссипация энергии в несжимаемой вязкой жидкости. Движение шара в вязкой жидкости (задача Стокса). Общее уравнение переноса тепла. Теплопроводность в несжимаемой жидкости. Теплопроводность в ограниченной среде. Уравнения гидродинамики жидкой смеси. Коэффециент диффузии. Диффузия взвешенных в жидкости частиц.
2. Звуковые волны.
Звуковые волны в жидкости. Энергия звуковой волны. Отражение и преломление звуковых волн. Поглощение звука в вязкой среде. Поглощение звука за счет теплопроводности. Феноменологическая релаксационная теория. Колебательная релаксация.
3. Теория упругости.
Тензор деформации. Тензор напряжений. Свободная энергия деформируемых сред. Закон Гука. Звук в анизотропной среде.
4. Электромагнитные волны в диэлектрической среде.
Уравнения Максвелла, волновое уравнение в интегральной форме. Среднее поле в неоднородной среде. Рассеяние электромагнитных волн. Однократное рассеяние света. Гидродинамические флуктуации. Спектр однократного рассеяния света. Многократное рассеяние.
5. Системы в окрестности фазовых переходов второго рода.
Фазовые переходы II рода. Теория Ландау. Флуктуации в окрестности точек фазовых переходов II рода. Критические индексы и соотношения между ними. Кинетика критических флуктуаций. Критическая опалесценция. Распространение звука в критической области.
6. Гидродинамика сверхтекучей жидкости.
Основные свойства сверхтекучей жидкости. Уравнение гидродинамики сверхтекучей жидкости. Распространение звука в сверхтекучей жидкости
5. Рекомендуемая литература.
1. , , Гидродинамика, М. 1988.
2. , , Теория упругости, М. 1989.
3. , , Электродинамика сплошных сред, М. 1986.
4. Г. Стенли, Фазовые переходы и критические явления, М. 1970.
5. , Молекулярное рассеяние света, М. Наука 1985.
6. , , Основы молекулярной
акустики.
7. , , Статистическая радиофизика,
ч. II. Случайные поля. М.1980.
6. Средства обеспечения освоения дисциплины.
Наличие читальных залов и современного библиотечного фонда (включая электронный доступ к современным научным журналам). Наличие компьютерных классов, объединенных в локальную вычислительную сеть с выходом в Интернет, с персональными рабочими местами для каждого студента в том числе для самостоятельных и дополнительных факультативных занятиях с соотношением не более 8 рабочих студенческих мест на одного преподавателя (консультанта). Использование на занятиях (в том числе самостоятельных) компьютеров с характеристиками не ниже Pentium III с установленными операционными системами WindowsXP и соответствующими пакетами прикладных программ.
7. Материально–техническое обеспечение дисциплины.
Стандартные лекционные аудитории; аудитории, оборудованные средствами мультимедиа; компьютерные классы, оснащенные необходимым программным обеспечением. Наличие доступа в лаборатории, оснащенные современным оборудованием и возможность реальной практической работы студентов на этом оборудовании в ходе самостоятельной учебной работы. Обеспеченность учебниками, учебно-методическими пособиями и доступом студентов к компьютерным классам, информационным ресурсам, в том числе к Интернету.
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
К обучению студентов привлекаются только преподаватели, имеющие ученые степени, активно работающие в различных областях прикладной математики и физики и других разделах современного естествознания и имеющие публикации в центральных отечественных и зарубежных научных журналах, обладающие высокой научной квалификацией и профессиональными знаниями.
