Физика конденсированного состояния

Описание: В данном курсе студентами изучаются фундаментальные основы физики твердого тела, которые включают механические, тепловые, электрические и магнитные свойства твердых тел и различные силы действующие на них, которые приводит к структурным изменениям. При изложении материала основное внимание уделено выяснению физической сущности рассматриваемого явления и также количественное описание этого материала.

Количество кредитов: 8

Пререквизиты:

• Электричество и магнетизм
• Молекулярная физика и термодинамика

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Вузовский компонент

Цикл: Профилирующие дисциплины

Цель

• Обладать знаниями в области физики конденсированного состояния, позволяющей ориентироваться в потоке научной и технической информации и обеспечивающей им возможность использовать новые физические принципы в тех областях техники, в которых они специализируются. Формирование научного мышления и диалектического мировоззрения, правильного понимания границ применимости различных физических понятий, законов, теорий и умения оценивать степень достоверности результатов, полученных с помощью экспериментальных или математических методов исследования.

Задача

• Ознакомление с измерительной аппаратурой, выработка умения проводить экспериментальные исследования, обрабатывать результаты эксперимента и анализировать их. Развитие творческого мышления, навыков самостоятельной познавательной деятельности, умения моделировать физические ситуации с использованием компьютера.

Результат обучения: знание и понимание

• Основные закономерности формирования конденсированы сред, основные методы изучения кристаллических структур; методы теоретических подходов в описании и изучении явлений в физике конденсированного состояния.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• Описывать и качественно объяснять основные состояния в твердом теле; применять методы описание кристаллических структур, моделировать физические процессы.

Результат обучения: формирование суждений

• Научное мышление и диалектическое мировоззрение.

Результат обучения: коммуникативные способности

• готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе; готовность использовать основные законы дисциплины в профессиональной деятельности, применять методы теоретического и экспериментального исследования.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• самостоятельно изучать и понимать специальную научную и методическую литературу, связанную с проблемами физики конденсированного состояния вещества.

Методы преподавания

При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (использование следующих активных форм обучения: исполнительная (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационные (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в учебном процессе);

Оценка знаний обучающегося

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• Силы связи и внутренняя структура твердых тел
• Несовершенства и дефекты кристаллического строения
• Способы описания состояния макроскопической системы
• Электронные состояния в кристаллах
• Рассеяние электронов, время релаксации
• Энергетические зоны в модели "пустой" решетки
• Зонная структура полупроводников
• Уровень Ферми, концентрация электронов и дырок
• Колебания кристаллической решетки
• Кинетические явления в металлах и полупроводниках, движение свободных носителей заряда в электрическом и магнитном полях
• Основные механизмы рассеяния
• Конденсация бозонов
• Методы исследования внутреннего строения твердых тел
• Заполнение зон электронами
• Статистика электронов и дырок в полупроводниках

Основная литература

• Павлов П. В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. - М.: Высшая школа, 2000.
• Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. - М.: Наука, 1978.
• Подкладнев В.М. Физика твердого тела. Методические указания к лабораторному практикуму. КазНТУ, Алматы, 2002.
• Байков Ю.А., Кузнецов В.М. Физика конденсированного состояния. -М.: БИНОМ. Лаборатория знания, 2015, С. 294.
• Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Физика в мире полимеров. -М.: Наука, 1989, С. 209
• Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводников. Современнные лекционные курсы, 2000, С. 398
• Бонч-Бруевич В.Л. , Калашников С.Г. Физика полупроводников. 1977, С. 679
• Займан Дж. Принципы теории твердого тела. 1971, С. 478
• Миронова Г.А. Конденсированное состояние вещества: от структурных единиц до живой материи. Т.1 - М: Физический факультет МГУ, 2004, С. 532
• Ашкрофт Н., Мермин Н., Физика твердого тела. Т.1-2. 1975, С. 422