Учебно-методический комплекс по дисциплине ДС. В.10 Физика сверхпроводимости (стр. 1 )

Специальность/направление 010701.65 – Физика

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО «Марийский государственный университет»
Физико-математический факультет

Кафедра теоретической и прикладной физики

УТВЕРЖДАЮ

Декан физико-математического
факультета

«24» ноября 2009 г.

//

(подпись/Ф. И.О)

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ДС. В.10 Физика сверхпроводимости

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/НАПРАВЛЕНИЕ

010701.65 – Физика

(код и наименование специальности/направления в соответствии с лицензией)

Составитель        , д-р техн. наук, профессор

(должность, Ф. И.О., ученая степень, звание автора программы)

Йошкар-Ола

2009

УТВЕРЖДЕНО на заседании кафедры теоретической и прикладной физики (название кафедры) Протокол № 4 от «20» ноября 2009 г. Зав. кафедрой  // (подпись/Ф. И.О)

УТВЕРЖДЕНО на заседании УМК Протокол № 1 (ВЗ) от «23» ноября 2009 г. Председатель УМК  // (подпись/Ф. И.О)

CОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

I. Рабочая программа учебной дисциплины        4

II. Методические рекомендации по изучению учебной дисциплины        18

III. Материалы текущего контроля, промежуточной аттестации        20

IV. Программа итогового экзамена        22

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО «Марийский государственный университет»

Физико-математический факультет

Кафедра теоретической и прикладной физики

УТВЕРЖДАЮ

Декан физико-математического факультета

//

(подпись/Ф. И.О.)

«24» ноября 2009 г.

I. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Учебная дисциплина        Физика сверхпроводимости

ДС. В.10

(наименование)

Специальность         01.04.07 – Физика твёрдого тела

(код и наименование в соответствии с лицензией)

Кафедра        теоретической и прикладной физики

(название)

Курс        4        семестр         8        форма обучения  очная

Лекции        32        

(кол-во часов)

Практические занятия        16

(кол-во часов)

Лабораторные занятия        

(кол-во часов)

Самостоятельная работа        63

(кол-во часов)

Курсовая работа (проект)        –

(семестр)

Зачет        

(семестр)

Экзамен        8

(семестр)

Программа разработана        Буевым Андреем Романовичем, д-м техн. наук, профессором

(должность, Ф. И.О., ученая степень, звание автора программы)

Йошкар-Ола

2009

Рекомендована к утверждению        Рассмотрена и одобрена на

решением учебно-методической        заседании кафедры

комиссии (учебно-методического        теоретической и прикладной

совета) физико-математического                физики                                

       факультета                        (название кафедры)

(название факультета / института, специальности)

протокол заседания № 1        от        протокол заседания № 4 от

«11» сентября 2009 г.        «20» ноября  2009 г.

                       

       (подпись, Ф. И.О. председателя)                (подпись, Ф. И.О., зав. кафедрой)        

СОГЛАСОВАНО с выпускающей кафедрой        общей физики

       (название кафедры)

протокол заседания № 1        от «31» августа 2009 г. 

       (Ф. И.О. зав. кафедрой, подпись)

Сведения о переутверждении рабочей программы учебной дисциплины

на очередной учебный год и регистрация изменений

Учебный год	Решение кафедры (№ протокола, дата заседания кафедры, Ф. И.О., подпись зав. кафедрой)	Автор изменения (Ф. И.О., подпись)	Номер изменения
2008-2009	Пр. №  от  200  г.	2

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1 Требования государственного образовательного стандарта к содержанию

даной дисциплины

Индекс	Дисциплина и ее основные разделы	Всего часов
ДС. В	Дисциплина специализации	1600
ДС. В.10	Физика сверхпроводимости Физические основы сверхпроводимости; основные понятия и законы основные свойства сверхпроводников I и II рода; особенности веществ, претерпевающих фазовый переход II рода; основы теорий Лондонов, Гинзбурга-Ландау и БКШ; фазовый состав и основы синтеза ВТСП; перспективы практического использования ВТСП в промышленности.	350

Рабочая программа предназначена для студентов дневной формы обучения специальности физико-математического факультета. Спецкурс физики сверхпроводимости в соответствии с Госстандартом  входит в блок специальных естественнонаучных дисциплин. Программа рассчитана на один семестр - 8. Общий объем учебного времени, отводимого на весь курс физики сверхпроводимости, составляет 111 часов из расчета 3 часов в неделю  в 8 семестре (2 часа – лекции, 1 час – практические занятия). На самостоятельное изучение материала в 8 семестре отводится 4 часа в неделю.

1.2 Цели, учебные задачи дисциплины, место и роль учебной дисциплины в подготовке специалиста

Профессиональная деятельность специалиста по специальности "Физика", изучавшего курс физика сверхпроводимости направлена на возможность освоения новых теорий и моделей физики твердого тела; исследований и оценку состояния и обработки полученных результатов  научных исследований на современном уровне и их анализ. Студенты, окончившие курс "Физика сверхпроводимости", должны быть подготовлены к решению следующих задач:

научные исследования поставленных проблем; формулировка новых задач, возникающих в ходе научных исследований; разработка новых методов исследований; выбор необходимых методов исследования; освоение новых методов научных исследований; освоение новых теорий и моделей; обработка полученных результатов  научных исследований на современном уровне и их анализ; работа с научной литературой с использованием новых информационных технологий, слежение за научной периодикой.

1.3. Связь дисциплины с другими дисциплинами специальности

1. Курс общей физики.

2. Физика твердого тела.

3. Физика магнитных явлений

4. Квантовая механика

5. Квантовая теория магнетизма

1.4 Виды учебной деятельности студентов

1. Посещение лекций, конспектирование  и освоение лекционного материала.

2. Подготовка к контрольным работам по прочитанному лекционному материалу и письменные ответы на вопросы контрольных работ.

3. Освоение текущего материала, отнесённого к самостоятельному освоению (самостоятельной работе студентов). Подготовка теоретического материала и сдача его на соответствующих коллоквиумах.

1.5 Контроль знаний студентов

1. Контроль освоения текущего лекционного материала в виде 5-ти минутных контрольных работ проводимых после каждых 1-2 лекций с выставлением соответствующих оценок.

ной части (задание и отчётность) каждой лабораторной работы, выполняемой студентами.

2. Контроль самостоятельной работы студентов путём проведения соответствующих коллоквиумов.

3. Итоговый ‘экзамен по ос освоению семестрового программного материала.

1.6 Другие пояснения автора

Проведение 5-ти минутных контрольных работ по материалам каждых 1-2 лекций стимулирует студентов к систематической учебной работе, к регулярному освоению  и запоминанию, прочитанного лектором лекционного материала. Проведение таких контрольных особенно эффективно для студентов 4 курса, у которых в связи с близостью окончания вуза, как правило, формируется некоторое охлажденное отношение к освоению завершающих спецкурсов.

2. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

2.1 Тематический план изучения учебной дисциплины

№ п/п темы	Наименование разделов и тем	Количество часов по учебному плану
Всего	Аудиторная нагрузка	Самостоятельная работа
Лекции	Лабораторные занятия	Практические (семинарские) занятия
1	2
1.1	. Открытие сверхпроводимости. Эффект Мейсснера-Оксенфельда. Основные физические свойства сверхпроводников. Промежуточное состояние. Магнитные свойства сверхпроводников первого и второго рода. Квантование магнитного потока	12	4	8
1.2	Термодинамика сверхпроводников. Критическое магнитное поле массивного материала. Энтропия и теплоемкость сверхпроводника. Свободная энергия.	11	4	4	7
1.3	Первое уравнение Лондонов. Второе уравнение Лондонов. Глубина проникновения магнитного поля. Квантовое обобщение уравнения Лондонов	12	4	8
1.4	Пластина в параллельном магнитном поле. Уравнения Гинзбурга-Ландау. Плотность свободной энергии. Эффект близости. Длина когерентности и глубина проникновения. Энергия границы раздела между нормальной и сверхпроводящей фазой. Сверхпроводники первого и второго рода.	12	4	8
1.5	Фазовая когерентность. Стационарный эффект Джозефсона. Нестационарный эффект Джозефсона. Отклик джозефсоновского перехода на внешнее магнитное поле. Уравнение Феррелла-Прэйнджа.	12	4	8
1.6	Проникновение магнитного поля в переход. Джозефсоновские вихри.  Сверхпроводящие квантовые интерферометры. (сквиды). Двухконтактный сквид. Одноконтактный сквид.	16	4	4	8
1.7	Микроскопическая теория сверхпроводимости. Электрон-фононное взаимодействие. Спектр элементарных возбуждений сверхпроводника. Энергетическая щель. Плотность состояний. Зависимость Энергетической щели от температуры	20	4	8	8
1.8	Неравновесные эффекты в сверхпроводниках. Квазичастицы. Время релаксации. Андреевское отражение.	12	4	8
ИТОГО, час	111	32	16	63

3. ПРОГРАММА ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ

3.1. Тематический план лекций