Бакалавриат
2023/2024
Основы современной физики: введение в физику твердого тела
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус:
Курс обязательный (Физика)
Направление:
03.03.02. Физика
Кто читает:
Факультет физики
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
3-й курс, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Язык:
русский
Кредиты:
3
Контактные часы:
50
Программа дисциплины
Аннотация
Целями изучения дисциплины являются: знакомство студентов с основными концепциями физики твердого тела (основы кристаллографии, коллективные степени свободы в кристаллах и их квантование, особенности поведения электронов внутри твёрдого тела); знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования; овладение методами решения задач, описания физических явлений. Необходимыми для изучения дисциплины пререквизитами являются: квантовая механика термодинамика Курс изучается с использованием онлайн-компоненты. Включенной в курс онлайнкомпонентой является курс MIT на платформе EDX "Structure of Materials, Part 1: Fundamentals of Materials Structure" https://www.edx.org/course/structure-of-materials-part-1- fundamentals-of-materials-structure. Онлайн компонента изучается самостоятельно до начала курса, наличие сертификата об успешном освоении онлайн компоненты учитывается при формировании итоговой оценки.
Цель освоения дисциплины
- Целями изучения дисциплины являются: ● знакомство студентов с основными концепциями физики твердого тела (основы кристаллографии, коллективные степени свободы в кристаллах и их квантование, особенности поведения электронов внутри твёрдого тела); ● знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования; ● овладение методами решения задач, описания физических явлений. Необходимыми для изучения дисциплины пререквизитами являются: ● квантовая механика ● термодинамика
Планируемые результаты обучения
- знает о следствиях возникновения туннельных эффектов в сверхпроводниках
- знает о существовании молекулярного поля и может оценить спиновые волны
- знает строение полупроводников
- знать и уметь применять теорию парамагнетизма Паули для решения задач
- знать основы кристаллографии и у меть решать задачи на данную тему
- умеет оценить условия возникновения двумерного электронного газа в гетероструктуре
- уметь определять закон дисперсии для электронов в приближении сильной и слабой связи.
- уметь оценить проводимость и теплопроводность металлов и диэлектриков
- уметь применять модель Дебая для решения задач
Содержание учебной дисциплины
- Основы кристаллографии. Колебания атомов в кристалле. Фононы, спектр фононов.
- Теплоемкость кристаллов. Модель Дебая
- Идеальный ферми-газ. Энергия и импульс Ферми. Теплоёмкость идального ферми-газа. Парамагнетизм Паули
- Электроны в кристалле.
- Кинетика электронов и фононов в кристалле. Проводимость и теплопроводность металлов и диэлектриков.
- Полупроводники. Электроны и дырки в полупроводнике.
- Зонные диаграммы контакта полупроводников. p-n переход и гетеростуктуры. Формирование двумерного электронного газа в гетероструктуре
- Основы сверхпроводимости.
- Основы физики магнетиков. Модель молекулярного поля. Спиновые волны
Промежуточная аттестация
- 2023/2024 2nd moduleИО=0.3 Дз+0.3 Кр+0.4 Экз, округление по арифметическим правилам. Если отсутствует положительный результат прохождения онлайн-компоненты, то итоговая оценка не может быть выше 8 баллов.
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Физика твердого тела: Учебное пособие/Браун А.Г., Винке Е.Э., Краскина О.А. - Москва : НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 208 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат) (Переплёт 7БЦ) ISBN 978-5-16-010765-3 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/501691
Рекомендуемая дополнительная литература
- Матухин В.Л., Ермаков В.Л. - Физика твердого тела - Издательство "Лань" - 2010 - 224с. - ISBN: 978-5-8114-0923-5 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/262