Приложение Б

ПАМЯТКА

по изучению дисциплины «Компьютерные технологии в физике конденсированного состояния» для студентов направления «Техническая физика» в 7 семестре

Дисциплина «Компьютерные технологии в физике конденсированного состояния» формирует у студентов знания по методам исследования в физике конденсированного состояния с помощью компьютерного моделирования. Рассматриваются основные аспекты и проблемы моделирования наноразмерных систем, современные подходы теоретического изучения физических процессов, происходящих на атомном уровне.

В результате освоения дисциплины студенты должны:

знать современные подходы исследования физических процессов, происходящих в материалах на атомном уровне с помощью компьютерного моделирования;

уметь применять знания методов компьютерного моделирования в физике конденсированного состояния для решения прикладных задач;

владеть средствами и методами компьютерного моделирования в физике конденсированного состояния.

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Согласно учебному плану, аудиторная нагрузка составляет: лекции – 17 часов, лабораторные работы – 34 часа. Самостоятельная работа студентов (СРС) – 57 часов. В СРС входит подготовка к лекциям и лабораторным работам, коллоквиумам.

Форма промежуточной аттестации в 7 семестре – ЗАЧЕТ.

Темы лекционных занятий. Литература [1-6].

Лекция 1. Нанотехнологии и современные методы исследования атомной структуры в физике конденсированного состояния (2 часа).

Лекция 2. Современное состояние теоретических подходов к моделированию наноразмерных систем. Основные методы компьютерного моделирования в физике конденсированного состояния (2 часа).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Лекция 3. Потенциалы межатомного взаимодействия (2 часа).

Лекция 4. Метод минимизации энергии (метод вариационной квазистатики, метод молекулярной статики) (2 часа).

Лекция 5. Метод молекулярной динамики (МД) (2 часа).

Лекция 6. Основные проблемы компьютерного моделирования методом МД. Моделирование различных термодинамических ансамблей (2 часа).

Лекция 7. Стохастический метод. Метод Монте-Карло (2 часа).

Лекция 8. Основные характеристики и визуализаторы атомной структуры (2 часа).

Лекция 9. Методика компьютерного эксперимента (1 час).

Лабораторные занятия. Литература [1-6].

Номер

занятия

Содержание лабораторного занятия

Объем, час

Занятие 1

Создание расчетного блока ГЦК кристалла. Изучение функции радиального распределения (парной корреляционной функции) в зависимости от параметра кристаллической решетки и температуры.

4

Занятие 2

Способы регистрации плавления кристаллической структуры в модели МД. Моделирование плавления различных металлов.

4

Занятие 3

Исследование теплового расширения с помощью метода молекулярной динамики.

4

Занятие 4

Коллоквиум № 1

2

Занятие 5

Исследование зависимости коэффициента диффузии от температуры. Проверка справедливости уравнения Аррениуса. Определение энергии активации диффузии.

6

Занятие 6

Моделирование радиационного повреждения металлов.

4

Занятие 7

Влияние размера наночастиц на температуру плавления.

4

Занятие 8

Изучение структурных изменений в ГЦК кристалле на атомном уровне при пластической деформации.

4

Занятие 9

Коллоквиум № 2

2
2. ЛИТЕРАТУРА И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

основная литература

1. Меньшутина в нанотехнологию. - Калуга: Изд-во науч. лит. , 20с. [10 экз.]

2. Мансури нанотехнологии. - М.: Науч. мир, 20с. [3 экз.]

3. Ибрагимов компьютерного моделирования наносистем. - СПб.: Лань, 20с. [1 экз.]

дополнительная литература

4. , Мулюков моделирование материалов, наноструктур и процессов нанотехнологии. Учебное пособие для студентов-физиков. Уфа, РИО БашГУ, 2010.‑ 156 с. (http:///ru/AtomisticSimulations. aspx)

5. Хеерман компьютерного эксперимента в теоретической физике. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 19с. [2 экз.]

6. Компьютерное моделирование в физике (в 2-х томах). М.: Мир, 1990. [2 экз.]

3. ГРАФИК КОНТРОЛЯ СРС

Модуль

Контрольное

испытание

Время проведения

Вес в итоговом рейтинге

1

Защита 2 лаб. работ

по расписанию занятий

0,08

Коллоквиум №1

7 неделя

0,11

2

Защита 3 лаб. работ

по расписанию занятий

0,12

3

Защита 2 лаб. работ

по расписанию занятий

0,08

Коллоквиум №2

17 неделя

0,11

Зачет

17 неделя

0,5

ПООЩРЕНИЯ – БОНУСЫ

1. Активная работа на лабораторных занятиях – плюс от 1 до 5 баллов к семестровому рейтингу.

2. Учет посещаемости занятий. Студент может получить дополнительные баллы за посещаемость занятий, определяемые по следующей схеме:

Процент посещения (П)

П ≤ 50

50<П≤60

60<П≤70

70<П≤80

80<П≤90

90<П≤100

Дополнительные баллы (Бп)

Бп=0

Бп=2

Бп=4

Бп=6

Бп=8

Бп=10

4. ПРИМЕР ВЫЧИСЛЕНИЯ РЕЙТИНГА

Успеваемость студента оценивается по 100-балльной шкале в виде текущего рейтинга RТек, вычисляемого по формуле:

,

где Ri - рейтинговая оценка за i-ое контрольное испытание (0≤Ri≤100), pi - вес этого контрольного испытания (0<pi≤1), Бi – поощрительные бонусы (активная работа на практических занятиях и т. д.). Суммирование проводится по всем контрольным испытаниям с начала семестра до времени вычисления RТек. Приведем пример.

Пусть студент получил следующие баллы:

1 модуль: лабораторные работы – 55 б, коллоквиум №1 – 70 б.

2 модуль: лабораторные работы – 65 б.

3 модуль: лабораторные работы – 60 б, коллоквиум №1 – 55 б.

При посещаемости 63% балл за посещаемость составит 4 б.

Зачет – 55 баллов.

После сдачи контрольных точек модуля 1 текущий рейтинг равен

(без учета поощрительных бонусов)

После сдачи контрольных точек модуля 2 текущий рейтинг равен

(без учета поощрительных бонусов)

В конце семестра определяется текущий рейтинг, рассчитанный по результатам сдачи всех контрольных точек:

(без учета поощрительных бонусов)

Итоговый семестровый рейтинг с учётом посещаемости занятий рассчитывается по формуле:

(без учета поощрительных бонусов)

Итоговый рейтинг рассчитывается после зачета по формуле:

В зачетную ведомость и зачетку выставляется «хорошо» и итоговый рейтинг – 58 баллов.

Для студентов, успешно выступивших на вузовской или межвузовской олимпиаде по физике, студенческой конференции по физике существует возможность повысить текущий рейтинг. После проведения олимпиады и получения за нее рейтинговой оценки R*, семестровый рейтинг пересчитывается по формуле

,

здесь R*Сем – новое значение рейтинга, RСем – текущий рейтинг по дисциплине, R*>50 – оценка дополнительного задания. При R*< 50 рейтинг не повышается.