Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Ярослава Мудрого
Институт электронных и информационных систем
Кафедра общей и экспериментальной физики
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИЭИС
__________
«–––»–––––––––2010 г.
Основы теоретической физики:
Физика твердого тела
Дисциплина для специальности 050203.65 – Физика
Рабочая программа
для студентов дневной формы обучения
СОГЛАСОВАНО: Разработал:
Начальник УМУ Доцент кафедры ОЭФ
_______ _________
«____»________ 2010 г. «___»_______ 2010 г.
Принято на заседании кафедры
Зав. кафедрой ОЭФ
_________
«____»__________2010 г.
1. Введение
В соответствии с Государственным образовательным стандартом специальности 050203.65 – физика одним из разделов дисциплины «Основы теоретической физики» является раздел «Физика твердого тела». Целью изучения данного раздела является формирование у студентов представлений о теоретических подходах к исследованию свойств твердых тел. Для достижения поставленной цели в учебном процессе решаются следующие задачи:
1. Описание положения структурных элементов твердого тела в кристаллической решетке и характеристик трансляционной симметрии;
2. Теоретические методы изучения термодинамических характеристик твердого тела;
3. Исследование состояния электронов в твердом теле и электропроводности твердых тел.
Раздел «Физика твердого тела» является частью дисциплины «Основы теоретической физики», поэтому для его изучения необходимы знания предыдущих разделов теоретической физики, а также знания, полученные при изучении общего курса физики и высшей математики.
2. Объем дисциплины, виды учебной работы и формы контроля
Таблица 1. Объем дисциплины, виды учебной работы и формы контроля
Виды учебной работы | Всего | Часов по семестрам |
10 семестр | ||
Аудиторные занятия: | 24 | 24 |
лекции | 16 | 16 |
практические занятия | 8 | 8 |
Самостоятельная работа | 46 | 46 |
Всего | 70 | 70 |
Вид итогового контроля | зачет |
3. Содержание дисциплины
Таблица 2. Содержание теоретических и практических занятий. Самостоятельная работа студентов
Тема | Трудоемкость в часах | ||
лек. | практ. | сам. раб. | |
Кристаллическая решетка | 3 | 2 | 9 |
Описание структуры кристаллов | 2 | 2 | |
Физические механизмы образования кристаллов Дифракция излучения и частиц на кристаллической решетке | 1 | - 2 | 3 4 |
Дефекты кристаллической решетки | 3 | - | 9 |
Точечные дефекты | 1 | - | 3 |
Линейные дефекты - дислокации | 1 | - | 3 |
Поверхностные о объемные дефекты | 1 | - | 3 |
Тепловые свойства кристаллов | 4 | 2 | 9 |
Колебания атомов в кристаллической решетке | 2 | 2 | 3 |
Теплоемкость кристаллов | 1 | 3 | |
Ангармоническое приближение | 1 | - | 3 |
Электрические свойства кристаллов | 3 | 2 | 10 |
Квантовомеханическое описание системы многих частиц | - | 2 | |
Плотность квантовых состояний | 2 | ||
Распределение Ферми - Дирака | 1 | - | 2 |
Электронный газ в металлах | - | 2 | |
Электронные состояния в твердых телах | 2 | - | |
Диэлектрики, полупроводники, проводники | 2 | ||
Электропроводность полупроводников | 2 | ||
Магнитные свойства твердых тел | 3 | 2 | 9 |
Природа магнитного упорядочения | 1 | ||
Типы магнитного упорядочения | 1 | 2 | |
Температура Кюри. Теория среднего поля | 1 | 2 | |
Спиновые волны и магнитный вклад в теплоемкость | 1 | 2 | |
Домены. Механизмы перемагничивания и магнитные свойства | 2 | 2 | |
Итого: | 16 | 8 | 46 |
4. Вопросы для зачета
1. Строение кристаллов с точки зрения основных положений молекулярно-кинетической теории строения вещества
2. Кристаллическая решетка. Типы кристаллических решеток. Индексы Миллера
3. Дефекты кристаллической решетки.
4. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке
5. Дифракция электронов на кристаллической решетке. Опыты Дэвинсона и Джермера, Опыты Томсона и Тартаковского
6. Классическая теория теплоемкостей твердых тел. Закон Дюлонга и Пти.
7. Квантовая теория теплоемкостей твердых тел. Модель Эйнштейна
8. Квантовая теория теплоемкостей твердых тел. Модель Дебая. Температура Дебая
9. Линейное расширение твердых тел. Ангармоническое приближение
10. Описание состояния электрона в атоме четырьмя квантовыми числами
11. Квантовомеханическое описание состояния системы многих электронов
12. Определение плотности квантовых состояний
13. Распределение Ферми – Дирака и его свойства
14. Описание состояния электрона в твердых телах. Понятие об энергетических зонах
15. Электронный газ в металлах. Электропроводность металлов
16. Диэлектрики и полупроводники
17. Электропроводность полупроводников
18. Магнитные свойства атомов. Собственные и орбитальные механические и магнитные моменты атомов
19 Природа диамагнетизма. Теория диамагнетизма
20 Парамагнетики и их свойства. Теория парамагнетизма
21. Ферромагнетики. Домены. Точка Кюри
22. Теория среднего поля
23. Спиновые волны и магнитный вклад в теплоемкость твердых тел
5. Учебно-методическое обеспечение
Список рекомендуемой литературы
, Смирнов физика. – М.: МГТУ им Баумана, 2002. (Интернет – ресурс) Винтайкин твердого тела. – М.: МГТУ им Баумана, 2002. (Интернет – ресурс) Гинзбург в физику твердого тела. – Новосибирск, 2003. – 218 с. , Хохлов твердого тела. – М.: Высшая школа, 200. – 497 с. Журавлев по квантовой теории металлов. – М.: Институт компьютерных исследований, 2002. – 240 с. , Подоплелов физика. Конденсированное состояние. – М.: ЛКИ, 2008. – 336 с. , , Серов твердого тела. – М.: Высшая школа, 2001. - 237 с. , Канцельсон одноэлектронной теории твердого тела. – М.: Наука, 2000. – 318 с. , , . Физика твердого тела. Оптика полупроводников, диэлектриков, металлов. – СПБ, ИТМО, 2008 – 216 с. Артеменко свойства твердых тел. – М.: МФТИ, 2001. – 82 с. Сонин макроскопической кристаллофизики. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 256 с. Зиненко физики твердого тела. – М.: Наука, 2002. – 335 с. Карпов фононов. – СПб., 2006. – 129 с. ведение в физику твердого тела. – М.: Наука, 2001. – 789 с. татистическая теория твердого тела. – М.: Наука,2001. – 386 с. Задачи по физике твердого тела./Под ред. Голдсмида. – М.: Наука, 2000. – 429 с.
5.2. Карта учебно-методического обеспечения
Дисциплины: Основы теоретической физики. Физика твердого тела
Специальность (направление) – 050203.65 – Физика
Формы обучения: дневная
Часов: всего - 70, лекций - 16, практ. занятия – 8, самост. раб. - 46
Факультет – ИЭИС; Кафедра - ОЭФ
Таблица 1- Обеспечение дисциплины учебными изданиями
Библиографическое описание* издания (автор, наименование, вид, место и год издания, кол. стр.) | Вид занятия, в котором используется | Число часов, обеспечиваемых изданием | Кол. экз. в библ. НовГУ (на каф.) |
1. Рабочая программа. Основы теоретической физики. Физика твердого тела. /Сост. . Великий Новгород, НовГУ, 2010. – 6 с. | лекции, практ., сам. раб. | 70 | Электронный вариант |
2. , Смирнов физика. – М.: МГТУ им Баумана, 2002. (Интернет – ресурс) | лекции, практ., сам. раб. | 30 | Электронный вариант |
3. Винтайкин твердого тела. – М.: МГТУ им Баумана, 2002. (Интернет – ресурс) | лекции, практ., сам. раб. | 50 | Электронный вариант |
4. Гинзбург в физику твердого тела. – Новосибирск, 2003. – 218 с. | лекции, практ., сам. раб. | 50 | Электронный вариант |
5. , Хохлов твердого тела. – М.: Высшая школа, 200. – 497 с. | лекции, практ., сам. раб. | 50 | Электронный вариант |
6. Журавлев по квантовой теории металлов. – М.: Институт компьютерных исследований, 2002. – 240 с. | лекции, практ., сам. раб. | 60 | Электронный вариант |
7. , Подоплелов физика. Конденсированное состояние. – М.: ЛКИ, 2008. – 336 с. | лекции, практ., сам. раб. | 70 | Электронный вариант |
8. , , Серов твердого тела. – М.: Высшая школа, 2001.-237 с. | лекции, практ., сам. раб. | 70 | Электронный вариант |
9. , Канцельсон одноэлектронной теории твердого тела. – М.: Наука, 2000. – 318 с. | лекции, практ., сам. раб. | 50 | Электронный вариант |
10. , , . Физика твердого тела. Оптика полупроводников, диэлектриков, металлов. – СПБ, ИТМО, 2008 – 216 с. | лекции, практ., сам. раб. | 40 | Электронный вариант |
11. Артеменко свойства твердых тел. – М.: МФТИ, 2001. – 82 с. | лекции, практ., сам. раб. | 40 | Электронный вариант |
12. Сонин макроскопической кристаллофизики. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 256 с. | лекции, практ., сам. раб. | 60 | Электронный вариант |
13. Зиненко физики твердого тела. – М.: Наука, 2002. – 335 с. | лекции, практ., сам. раб. | 70 | Электронный вариант |
14. Карпов фононов. – СПб., 2006. – 129 с. | лекции, практ., сам. раб. | 70 | Электронный вариант |
15. ведение в физику твердого тела. – М.: Наука, 2001. – 789 с. | лекции, практ., сам. раб. | 50 | Электронный вариант |
16. татистическая теория твердого тела. – М.: Наука,2001. – 386 с. | лекции, практ., сам. раб. | 50 | Электронный вариант |
17. Задачи по физике твердого тела./Под ред. Голдсмида. – М.: Наука, 2000. – 429 с. | лекции, практ., сам. раб. | 50 | Электронный вариант |
