Физика квазичастиц в конденсированных средах

Наименование дисциплины: Физика квазичастиц в конденсированных средах

Направление подготовки: 011200 Физика

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Автор: д-р физ.-мат. наук, доцент, профессор кафедры теоретической физики .

1. Дисциплина «Физика квазичастиц в конденсированных средах» обеспечивает на современном уровне приобретение студентами знаний и умений теоретического описания систем со многими степенями свободы с помощью понятий континуума, скалярных, векторных и тензорных полей, континуальных уравнений, вторичного квантования, методов функции Грина.

2. Дисциплина «Физика квазичастиц в конденсированных средах» является важным междисциплинарным разделом блока дисциплин «Теоретическая физика», обобщающим законы теоретической механики, электродинамики, квантовой механики, статистической физики, современной теории поля и физики твердого тела на континуальные системы в конденсированных средах с использованием основных законов вышеперечисленных дисциплин.

3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать

· - общие уравнения, описывающие фундаментальные закономерности коллективных и локализованных возбуждений в конденсированных средах;

· - закономерности проявления коллективных мод и локализованных состояний в процессов, протекающих в конденсированных средах, которые наблюдаются на эксперименте;

Уметь

· - формулировать задачу описания коллективных явлений с использованием дифференциальных уравнений и общих положений механики, электродинамики сплошных сред и квантовой физики с постановкой граничных условий;

Владеть

· - навыками решения задач описания квазичастиц в конденсированных средах, в том числе в системах пониженной размерности.

4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

5. Содержание дисциплины:

№ п/п	Раздел дисциплины
1	Введение.
1.1	Общие свойства стационарных состояний кристалла, базирующиеся на его симметрии.
1.2	Классификация конденсированных сред. Обратная решетка, зона Бриллюэна.
2	Поляритоны.
2.1	Макроскопическая теория оптических ветвей колебаний. Соотношение Лиддена-Сакса-Теллера. Зависимость диэлектрической проницаемости, квадратов показателей преломлений и коэффициента поглощения от частоты.
2.2	Макроскопическая теория поляритонов. Зависимости частот двух ветвей поляритонных возбуждений от волнового вектора и квадратов показателей преломлений и коэффициента поглощения от частоты.
2.3	Квантовая теория поляритонов. Функция Лагранжа и уравнения Максвелла. Функция Гамильтона. Оператор напряженности электрического поля. Диагонализация операторов посредством каноноческих преобразований. Выражение для диэлектрической проницаемости. Элементарная теория взаимодействия света с фононами.
3	Плазменные волны.
3.1	Плазменная частота. Приближение беспорядочных фаз. Экранированный кулоновский потенциал, дебаевский радиус экранирования.
3.2	Возбуждение плазменных волн, энергии плазмонов. Диэлектрическая проницаемость продольных электромагнитных волн, обусловленная электронами проводимости, в зависимости от частоты.
4	Спиновые волны в ферромагнетиках. Магноны.
4.1	Классификация магнитных свойств: ферромагнетики, антиферромагнетики, температура Нееля, ферримагнетики, магнитоупорядоченные кристаллы. Гейзенберговский гамильтониан, обменные интегралы. Представление спиновых операторов через операторы спиновых возбуждений. Операторы Паули.
4.2	Преобразования Хольштейна-Примакова. Энергетический спектр изотропного ферромагнетика при малых возбуждениях. Взаимодействие между магнонами. Теплоемкость газа магнонов
5	Локализованные состояния электронов в кристалле.
5.1	Отщепление уровней от зоны проводимости. Волновая функция отщепленного уровня.
6	Полярон.
6.1	Электрон-фононное взаимодействие в ионных кристаллах. Адиабатическая теория взаимодействия электронов с оптическими фононами. Автолокализованное состояние - полярон.
6.1	Эффективная масса полярона. Адиабатическая теория взаимодействия с акустическими фононами. Квантовая теория взаимодействия электронов с фононами в ионных кристаллах. Смещение края зоны проводимости ионных кристаллов и изменение эффективной массы электрона.

6.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1) Квантовая теория кристаллических твердых тел. М.: Мир, 1981.

2) , , Физика твердого тела, Москва, Высшая школа, 2000, 494 с.

3) , Введение в теорию полупроводников, Москва, ГРФМЛ, Наука, 1978, 615 с.

4) , Теория твердого тела, Москва ГРФМЛ, Наука, 1976, 639 с.

5) , Физика полупроводников, Москва, Энергоатомиздат, 1985, 390с.

6) Бонч-, , Физика полупроводников, Москва, 1977, ГРФМЛ, Наука, 672 с.

7) Квантовая теория твердых тел, пер. с англ., Москва, Мир, 1967.

8) , , Электронные процессы в твердотельных системах пониженной размерности, Новосибирск, 2000, 448 с.

9) Теория твердого тела, Москва, Мир, 1972.

10) Физика твердого тела, Москва, Мир, 1979.

11) Квантовая теория твердых тел. Иностранная литература, 1956.

б) дополнительная литература:

1) Элементарные возбуждения в твердых телах. М.: Мир, 1965.

2) , , Методы квантовой теории поля в статистической физике. М.: изд. «Добросвет», 2006.

3) Теория квантовых жидкостей. М.: Мир, 1967.

4) Хуан Кунь, Динамическая теория кристаллических решеток, пер. с англ. Москва, 1958.

5) , , Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии экситонов, Москва, Наука, 1979.

6) "Экситоны", под ред. , , пер. с англ., 1985.

7) "Поверхностные поляритоны", под ред. , , Москва, Мир, 1985.

8) Аппель Дж., , Поляроны, Москва, 1975.

9) Статистическая механика, пер. с англ., Москва, Мир, 1978.

10) , Автолокализация экситонов, в кн.: "Экситоны", под ред. , , пер. с англ., 1985.

11) Теория экситонов, пер. с англ., Москва, Мир, 1966.

12) , Теория экситонов, Москва, 1968.

13) Теория плазменных волн, пер. с англ., Москва, Мир, 1965.

14) , , Волны в магнитоактивной плазме, Москва, 1975.

15) , Магнетизм, Москва, 1971.

16) , , Спиновые волны, Москва, 1987.

17) , Нелинейные спиновые волны, Москва, 1987.

18) , Спектроскопия диамагнитных экситонов, Москва, Наука, 1984.

19) Электронные свойства двумерных систем, Москва, Мир, 1985.

20) Шкловский Б. И., , Электронные свойства легированных полупроводников, Москва, Наука, 1979.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://eqworld. *****/ru/library/physics/wave. htm

http://free-books.dontexist.com

- книги, учебники и монографии по математике и физике