ТРУДОМІСТКІСТЬ КУРСУМіністерство освіти і науки, молоді та спорту України Черкаський національний університет Імені Богдана Хмельницького
ПОГОДЖЕНО ЗАТВЕРДЖУЮ Начальник департаменту навчально- Проректор з науково- методичної роботи, доцент педагогічної роботи, доцент ________________ М.Н.Гаврилюк _____________Ю. В. Андріяко «____» _________________ 20___ р. «____» _____________ 20___р.
РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА з дисципліни __________ Фізика твердого тіла ________
для студентів галузі знань ___________ 0402 Фізико-математичні науки _____ напряму підготовки ________ 6.040203 Фізика ______________________ спеціалізації Комп’ютерні технології у фізиці;_фізична інформатика ________ денної форми навчання Навчально-науковий інститут фізики, математики та комп’ютерно-інформаційних систем Кафедра ________ фізики _____________________________________________ Розробник ______ доктор фізико-математичних наук, професор А.М.Гусак Рецензент кандидат фізико-математичних наук, доцент кафедри фізики ____ Черкаського національного університету С.В.Корнієнко
Затверджено на засіданні кафедри __________ ______фізики ___________________________ (протокол № 10 від «14» березня 2011 р.)
Завідувач кафедри, професор ____________________________________________А.М.Гусак
Черкаси – 2012 ВСТУП
Робочу програму укладено відповідно до навчального плану підготовки фахівців з вищою освітою галузі знань ______ 0402 Фізико-математичні науки ________ напряму підготовки 040203 Фізика________________________ спеціалізації Комп’ютерні технології у фізиці; Фізична інформатика Робочу програму складено на підставі навчальної програми «Фізика твердого тіла», затвердженої Вченою радою університету, протокол № __ 5 _ від «_ 25 __» _______ лютого _____ 2011 р.
Робоча програма розрахована на студентів четвертого курсу денної форми навчання освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр. Програма побудована за вимогами кредитно-модульної (модульно-рейтингової) системи організації навчального процесу у вищих навчальних закладах освіти.
ТРУДОМІСТКІСТЬ КУРСУ
1. МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ, ЇЇ МІСЦЕ У НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ 1.1. Мета викладання дисципліни. Курс "Фізика твердого тіла" є одним з центральних курсів для студентів відповідної спеціальності. В цьому курсі студенти мусять вивчити основні положенння і основні теоретичні методи фізики твердого тіла, які надалі стануть основою для опанування більш спеціальними курсами "фізика магнітних матеріалів", "структура реальних кристалів, фізика міцності і пластичності", "фізичне матеріалознавство", "рентгеноструктурний аналіз, "обчислювальні методи в фізиці твердого тіла", "ЕОМ-експеримент та машинна обробка інформації".
1.2. Завдання вивчення дисципліни. В цьому курсі студенти мусять вивчити основні положення і основні теоретичні методи фізики твердого тіла, які є основою для опанування більш спеціальними курсами. На момент початку даного курсу (7-й семестр) студенти прослухали весь курс загальної фізики, крім фізики ядра та елементарних частинок. Вони вже вивчали такі розділи теоретичної фізики як класична механіка, електродинаміка, і квантова механіка. На жаль, теоретичний курс статистичної фізики та термодинаміки (спільний для всіх спеціальностей) вивчається лише в 7-му семестрі. Тому пропонується "двошаровий" метод вивчення ФТТ. А саме, спочатку вивчається "все потроху", починаючи з класифікації зв'язків, елементарної класичної електронної теорії металів і кінчаючи фізикою сплавів. При цьому в багатьох розділах замість строгого квантово-механічного опису пропонуються якісні картинки та грубі оцінки. Особливо це стосується елементів зонної теорії, магнітних властивостей та надпровідності. На вказане вище вивчення "всього потроху" відводиться біля двох третин всього курсу. До цього часу студенти в курсі квантової механіки вже мусять опанувати методами теорії збурень, вивчити спінори та обмінну взаємодію. Це надає можливість останню третину курсу присвятити більш строгим підходам до вибраних частин фізики твердого тіла, а саме- до зонної теорії та надпровідності. Ще однією особливістю курсу є спроба білінгвального навчання – одночасно українською та англійськими мовами. Для цього автором програми спільно з Анною Олександрівною Ковальчук розроблено білінгвальні посібники (див. літературу [6,17]).
1.3. Знання та вміння. Ряд практичних занять планується провести в дисплейному класі, вивчаючи на комп'ютері основні методи моделювання руху електронів, коливання решітки, фазових перетворень в твердому тілі та дифузійних процесів. Для цього будуть використовуватися програми, створені на кафедрі теоретичної фізики. Тому студенти мусять вміти використовувати програми та модифікувати їх. Знання: - основні положення і основні теоретичні методи фізики твердого тіла, - основні методи моделювання руху електронів, коливання решітки, фазових перетворень в твердому тілі та дифузійних процесів; - класична електронна теорія металів і її застосування до пояснення властивостей металів, а також її межі застосування; - розподіли: Фермі-Дірака, Бозе-Ейнштейна, Максвела-Больцмана; - теплоємність електронного газу; - структура кристалів та методи її дослідження, класифікація кристалічних решіток; - рентгеноструктурний аналіз; - динаміка кристалічних решіток, нормальні коливання; - квантування атомних коливань; - класифікація твердих тіл і методи їх вивчення; - магнітні властивості твердих тіл, класифікація магнетиків; - термодинаміка сплавів (розпад твердого розчину та впорядкування сплавів), типи діаграм стану; - дифузія в сплавах, механізми дифузії, самодифузія, реакційна дифузія, - основи і методи зонної теорії, спінори та обмінна взаємодія, - теорія збурень; - фононний спектр твердих тіл, методи знаходження фононного спектру і пояснення теплових властивостей кристалів на основі уявлень про фонони; - основи теорії надпровідності, властивості класичних надпровідників і їх пояснення, - точкові дефекти; - основні типи дефектів та їх рух; пружні властивості дислокацій - дислокації в типових металевих структурах; перетин дислокацій; взаємодія дислокацій з точковими атомами; утворення дислокацій; - границі зерен і субзерен; гальмування дислокацій; - методи виявлення дислокацій в металах. Вміння: - розв'язання типових задач з електронної теорії, динаміки решітки, магнетизму; - техніка інтегрування, техніка розв'язання диференціальних рівнянь з ЧП першого та другого порядку; - моделювання руху електронів, коливання решітки, фазових перетворень в твердому тілі та дифузійних процесів; - дослідження та моделювання магнітних властивостей матеріалів; - використовування пакету готових програм та їх модифікування, - застосовування отриманих знань при аналізі особливостей фізичних властивостей реальних кристалів і їх пояснення на основі теорії дефектів; - самостійна робота з навчально-методичним матеріалом, основною та додатковою літературою.
|
