• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Выбор кафедры на 3 курсе

Здесь вы можете ознакомиться с дисциплинами, которые изучаются на 3 курсе. Общий объем занятости на каждой кафедре составляет около 300 очных часов в учебном году, независимо от количества дисциплин. В 2020/21 году студентов примут 6 кафедр.

Кафедральный день - понедельник.

Занятия в основном проходят на территориях институтов РАН.


Кафедра квантовой оптики и нанофотоники (на базе ИСАН)


Контактное лицо:

Вайнер Юрий Григорьевич

Базовая кафедра квантовой оптики и нанофотоники Института спектроскопии РАН: Профессор
vainer@isan.troitsk.ru

 

Дисциплины:

3 курс:

  • Квантовая оптика и фотоника в современной физике

Настоящий учебный курс состоит из обзорных лекций по различным направлениям квантовой оптики и фотоники в современной физике, включая: 1) физику квантовой информации (квантовая связь, квантовые вычисления, квантовые сенсоры); 2) нанофотонику (нанплазмоника, наноплазмонные сенсоры, спайзеры, применение наноплазмоники в биомедицине и др.); 3) фотонику для медицинских приложений (биоимаджинг, фотонный трекинг биомолекул в живых системах и др.); 4) наноскопию одиночных молекул и наносистем; 5) спектроскопию кластеров молекул в космическом пространстве; 6) фотонику 2D систем и поверхности; 7) нелинейную физику в фотонике; 8) органическую фотовольтаику; 9) селективную по времени и пространству спектроскопию молекул; 10) фотонику и исследования плазмы и др.

Кроме того, курс включает в себя обязательное участие в научном семинаре Института спектроскопии РАН, на котором регулярно представляются новейшие достижения во всех указанных областях.

  • Методы современной экспериментальной оптики и спектроскопии
Курс направлен на ознакомление учащихся с современными методами и подходами экспериментальной оптики и спектроскопии. Основой курса будет являться рассмотрение основных экспериментальных подходов, которые используются в лабораторных исследованиях, на примере конкретных экспериментов. Будет рассмотрено применение методов спектрального анализа, фурье-оптики, лазерной спектроскопии и др. В рамках рассматриваемых подходов будет рассмотрено использование различного оборудования в современном эксперименте.
  • Лабораторный практикум по экспериментальной оптике и спектроскопии 

Лабораторные работы позволяют студентам углубить свои знания в области экспериментальной оптики и спектроскопии. Студенты будут ознакомлены с современными оптическими и спектральными приборами и принципами измерений. Особый упор будет сделан на приобретение практических навыков в реальной экспериментальной деятельности.

4 курс

  • Атомная спектроскопия

Целью курса является формирование у студентов базовых знаний о физических свойствах и спектрах атомов -  в первую очередь о структуре энергетических уровней, а также, знакомство студентов с последними достижениями в этой области и смежных областях. Предполагается знание студентами основ нерелятивистской квантовой механики.  Детально рассматривается теория атома водорода, углового момента, структура многоэлектронного атома, взаимодействие атома с внешними полями.

  • Физическая оптика

В курсе излагаются традиционные разделы оптики, адаптированные к современным требованиям лазерных исследований и разработок: 1) Формирование оптических характеристик сред; 2) когерентность световых волн; 3) Дифракция света; 4) Распространение сверхкоротких световых импульсов; 5) Рассеяние света; 6) Оптические свойства кристаллов; 7) Распространение света в волоконных световодах и др.

  • Введение в квантовую оптику 

Цель курса – дать студентам базовые знания в области квантовой оптики. Курс ориентирован на подготовку физиков-экспериментаторов, которые используют лазерное излучение и ведут исследования и разработки в области квантовых вычислений и квантовой связи. Задача курса – ознакомить студентов с основными приемами квантовых измерений в оптике и основными проявлениями квантовых свойств излучения. При этом слушатели получат необходимые сведения для проведения собственных оценок и расчетов квантовых эффектов.

  • Физика лазеров 

Курс лекции охватывает теоретические основы физических процессов, связанных с генерацией лазерного излучения. Рассматриваются Он сфокусирован на формализмах и подходах к описанию взаимодействия света с материальными средами, включая полупроводниковые системы, оптику резонаторов, квазиклассические и квантовые лазерные уравнения, свойства квантованных полей и статистику света. Также раскрывается связь этих областей с практическими аспектами методов создания инверсии населенностей, оптических схем и решений и методов генерации ультракоротких импульсов.

  • Основы современной электроники 

Курс посвящен принципиальным основам теории систем сбора, обработки и передачи информации в научных исследованиях: 1. Первичному приему и обработке аналоговых сигналов датчиков, преобразователей; 2) Преобразованию аналоговых сигналов в цифровые, а также обратному преобразованию; 3) Первичной обработке и передаче в компьютер конечной цифровой информации.

Все три стадии рассматриваются с точки зрения фундаментальных принципов работы с электронными сигналами – таких как: согласование импеданса, фильтрация и выбор оптимальной частотной полосы с учетом фундаментальных источников шума (шумы Джонсона и Шоттки, шум 1/f), применение модуляционных методов (например, синхронное детектирование) для улучшения отношения сигнал-шум и др. Подробно рассмотрены принципиально важные вопросы аутентичности цифроаналоговых и аналогоцифровых преобразований (связанные со специфическими шумами дискретизации, соответствием частотной полосы сигналов и частоты Найквиста и некоторых других). Параллельно с рассмотрением научных принципов дается краткий обзор соответствующего современного научного оборудования.

  • Введение в нелинейную оптику 

В курсе будет дано введение в основные понятия и методы нелинейной оптики, позволяющие понять основные процессы, имеющие место при распространении световых импульсов и пучков в среде с учётом нелинейных эффектов. В частности, будут изложены следующие темы. 1. Резонанс Ферми, 2. Генерация второй гармоники, 3. Самоиндуцированная прозрачность, 4. Дисперсия, 5. Модуляции линейных волн и параболическое уравнение, 6. Нелинейность и дисперсия: уравнение Кортевега де Фриза и солитоны, 7. Яркие солитоны в оптике и бозе-эйнштейновском конденсате: нелинейное уравнение Шрёдингера, 8. Самофокусировка пучков света, 9. Модуляционная неустойчивость, 10. Тёмные солитоны в бозе-эйнштейновском конденсате и световодах с дефокусирующей нелинейностью.

  • Молекулярная физика и спектроскопия

Спектры молекул дают уникальную информацию о строении и свойствах веществ, которую можно использовать для точного определения состава атмосферы планет и межзвездной среды, для анализа причин глобального потепления и оценки толщины озонового слоя Земли, детектирования примесей в чистых газах и жидкостях, обнаружения отравляющих и взрывоопасных веществ, для изучения биологической активности молекул и т.д. Курс рассматривает физические явления, приводящие к возникновению спектров поглощения, испускания или рассеяния, структуру этих спектров, обусловленную вращениями, колебаниями и изменениями электронного состояния молекул, а также вопросы постановки эксперимента, устройства различных типов спектрометров, методы обработки данных.

Кафедра физики низких температур (на базе ИФП РАН)


Контактное лицо:

Смирнов Александр Иванович

Базовая кафедра физики низких температур Института физических проблем им. П.Л. Капицы РАН: Профессор
ya-sasha@yandex.ru

 

 Дисциплины:


  • Основы физики низких температур

В курсе рассматриваются основные концепции экспериментальной методики и теоретических основ физики низких температур. Рассмотрение иллюстрируется примерами основополагающих экспериментальных и теоретических работ.

  • Избранные вопросы термодинамики и статистической физики

В данном теоретическом курсе рассматриваются основные принципы статистики, соотношения между термодинамическими величинами,  теория фазовых переходов, различные прикладные вопросы термодинамики.

  • Методы измерений (практикум)

Курс «Методы измерений» (практикум) знакомит студентов с основами методов измерений в физической лаборатории, принципами абсолютных измерений и измерений с помощью вторичных датчиков. Студенты смогут ознакомиться с использованием различных методик для измерения температуры, давления, сопротивления, теплоемкости, теплопроводности и других величин. Отдельное внимание уделяется  самостоятельной работе по автоматическому сбору данных, математической и компьютерной обработке результатов измерений.

  • Низкотемпературный магнетизм (также для студентов кафедры ИФТТ и ИТФ)

Курс “низкотемпературный магнетизм”  дает студентам возможность познакомиться с основными понятиями классической и современной физики магнитных явлений.

Предметом курса являются магнитные свойства  изолированных атомов и молекул, систем слабо взаимодействующих магнитных микрочастиц, физика магнитных фазовых переходов для магнитных систем различных размерностей, термодинамика магнитных систем. Центральным вопросом курса является  структура упорядоченного состояния ферромагнетиков и антиферромагнетиков.

  • Практикум по физике низких температур

Практикум нацелен на приобретение студентами практических навыков работы в  области низкотемпературного эксперимента. Программа предполагает конструирование, монтаж и проведение эксперимента по измерению сопротивления, оптических характеристик и других измерений при низких температурах с использованием жидкого гелия. Прохождение практикума необходимо для участия в работе научных групп, где студенты будут выполнять дипломные работы.

Кафедра физики конденсированных сред (на базе ИФТТ РАН)


Контактное лицо:

Кулаковский Владимир Дмитриевич

Базовая кафедра физики конденсированных сред Института физики твердого тела РАН: Профессор
kulakovskulakovs@mail.ru 

 
Дисциплины:

Темы НИР_2019 (DOCX, 2.05 Мб)  


  • Дифракционные методы изучения реальной структуры кристаллов

Курс предназначен для ознакомления студентов с основными принципами дифракционного анализа атомной структуры кристаллических материалов. Рассмотрены физические основы взаимодействия рентгеновских лучей а также электронов и медленных нейтронов с веществом. Специальное внимание уделяется постановке и проведению исследований реальной структуры и состава различных материалов, включая квазикристаллы, модулированные структуры и др.

  • Введение в физику поверхности

Курс предназначен для ознакомления студентов с базовыми знаниями о том, как строятся поверхности из твердых материалов, какие особые свойства они имеют и какие процессы происходят на поверхностях. В курсе рассматриваются атомная структура поверхностей, электронная структура поверхностей, границы раздела металл-полупроводник, гетероструктура, адсорбция, химические реакции и рост на поверхностях, а также экспериментальные методы, используемые для их исследования.

  • Высоковакуумная техника и технология напыления тонких пленок

Практикум включает ряд задач, выполнение которых позволит студентам освоить ряд важных экспериментальных методик в физике конденсированных сред, использующих высоковакуумное научное оборудование и технологии напыления тонких пленок.

  • Рентгеновский и электронно-микроскопический практикумы

Практикум предназначен для ознакомления студентов с основными принципами дифракционного анализа атомной структуры кристаллических материалов. Лабораторные работы дают необходимые навыки в методах структурного анализа: определение постоянных решетки, ориентации кристаллов, фазового и элементного состава образцов.

  • Техника физического эксперимента

Практикум включает ряд задач, выполнение которых позволит студентам освоить некоторые важные методики, использующиеся в экспериментальной физике твердого тела. Включены задачи по фотолитографии, без которой немыслима современная технология изготовления низкоразмерных структур, а также задачи, позволяющие студентам освоить основы низкотемпературного эксперимента, методики создания высокого давления, работы с низкоразмерными полупроводниковыми структурами.

  • Низкотемпературный магнетизм (см. кафедру ИФП)

Кафедра физики космоса (на базе ИКИ РАН)


Контактное лицо:

Долгоносов Максим Сергеевич

Базовая кафедра физики космоса Института космических исследований РАН: Доцент
russia.on.mars@gmail.com

 
Дисциплины
  • Механика жидкости, газа и плазмы
В курсе лекций излагается раздел механики сплошных сред, посвященный изучению равновесия и движения жидких и газообразных сред, их взаимодействия между собой и с твердыми телами. Курс включает в себя изложение основных понятий механики сплошных сред, вывод основных уравнений  в интегральной и дифференциальной формах, получение уравнений Навье-Стокса, Эйлера, системы уравнений электро- и магнитной гидродинамики, а также их анализ, включающий в себя получение первых интегралов и анализ возможностей упрощения этих уравнений.  Курс включает в себя следующие разделы: гидростатику, гидродинамику идеальной несжимаемой жидкости, гидродинамику вязкой несжимаемой жидкости, основные положения теории гидродинамической турбулентности. Рассмотрены приложения механики жидкости, газа и плазмы к решению различных задач, встречающихся в различных природных и физических приложениях, и в частности, в астрофизике и космических исследованиях.
  • Основы физики плазмы
В данном учебном курсе рассматриваются основные понятия физики плазмы, такие как идеальность, вырождение, квазинейтральность, радиус экранирования, степень ионизации, рекомбинация, плазменная частота, вводится понятие кулоновского логарифма, равновесной функции распределения. Анализируется динамика отдельной заряженной частицы в постоянных и медленно меняющихся в пространстве и во времени электрическом и магнитном полях, на основе дрейфового приближения рассматриваются разнообразные дрейфы, которые встречаются в плазме, вводится понятие об адиабатических инвариантах. Уделено внимание гидродинамическому описанию плазмы, турбулентности, характерным безразмерным параметрам и коэффициентам переноса, а также понятию вмороженности магнитного поля в среду. Рассматривается теория электромагнитных волн,распространяющихся в плазме, и основные плазменные неустойчивости
  • Солнечная система и планеты других звезд

Свойства планет, этих далеких миров, которых в последней трети XX века достигли созданные человеком автоматы, оказались неожиданными, не такими, как представлялось в докосмическую эру. Физические условия у поверхности планет и спутников чрезвычайно разнообразны. Раскаленная, укрытая плотной атмосферой поверхность Венеры и морозные пустыни Марса; теплые океаны Земли и безжизненные газовые шары планет-гигантов; миры ослепительного Солнца и миры глубочайшего холода, откуда Солнце видится лишь яркой звездой. Много поколений астрономов прошлого в течение нескольких веков проводили ночи у телескопов в абсолютно нереальной надежде узнать подробности об этих крошечных туманных дисках. Другие посвящали всю свою жизнь расчетам, на которые ныне компьютер затрачивает секунды…
Не следует думать, что теперь мы знаем достаточно. Эпиграфом к книге Карла Сагана «Космос» была удивительная по глубине мысль Сенеки, высказанная 2000 лет назад: «В нашей Вселенной... скрыты предметы исследований для всех времен. Природа не раскрывает свои тайны раз и навсегда».

В курс, который должен охватить основные сведения о планетах и экзопланетах, предлагается ввести парадоксальные сведения, обычно значительно оживляющие рассматриваемую тему и вызывающие неожиданные вопросы. Например:

«Из всех планет Солнечной системы только Земля достоверно обладает биосферой. Обычно на вопрос о том, за счет чего существует жизнь на Земле, отвечают – ну конечно, за счет энергии Солнца. Но Земля излучает в космос в точности то же количество энергии, которое она получает от Солнца. Иначе Земля бы постоянно разогревалась или остывала. Фактически, солнечная энергия на Земле не задерживается. Что же тогда приводит в действие атмосферные процессы, течения и штормы в океанах, наконец, что движит метаболизм живых организмов? Здесь работает не энергия, а энтропия. Дело в том, что Земля получает от Солнца энергию с Тэфф = 6000 К, а излучает с Тэфф = 250 К. Именно это различие определяет все процессы на нашей планете»

Темы курса:

Методы планетных исследований. От глиняных табличек до посадочных аппаратов.

Предварительная экскурсия к телам Солнечной системы.

Знакомство со строгими методами исследований на Земле и в космосе.

Полеты к Меркурию и гравитационные маневры.

Солнце как наиболее трудно достижимый объект.

Недра планет. Поверхность. Океан. Атмосфера и экзосфера.

Особенности физики планет группы Земли.

Пространство как активная среда. Магнитные поля и заряженные частицы.

Спутники и кольца планет.

Планета Венера. Земля, как планета.

Марс, воображаемый и реальный.

Особенности физики планет -гигантов и ледяных гигантов.

Планета Юпитер.

Возвращение к образованию Солнечной системы и роль в ней Юпитера.

Планета Сатурн.

Ледяные гиганты  Уран и Нептун.

Кометы. Пояс астероидов. Пояс кентавров. Связь с образованием Солнечной системы.

Плутон и транснептуны.

Долгое ожидание открытия других планетных систем. 1995: звезда 51 Peg.

Методы поиска экзопланетных систем

«Горячие юпитеры». Открытия экзопланет и эффекты селекции.

3000 экзопланет. Классификация.

Поиск жизни вне Земли.

Природа не раскрывает свои тайны раз и навсегда.


Кафедра теоретической физики (на базе ИТФ РАН)


Контактное лицо:

Колоколов Игорь Валентинович

Факультет физики: Профессор
igor.kolokolov@gmail.com

 

Дисциплины:

  • Дополнительные разделы квантовой механики
  • Функциональное интегрирование в теории хаотических классических систем

Метод функционального интегрирования концептуально естественен и технически удобен для изучения как равновесных, так и неравновесных систем с шумовой составляющей в уравнениях движения. Семинар посвящен развитию техники интегрирования по траекториям (интеграл Каца-Фейнмана), переходу от интегрального представления к дифференциальным уравнениям, приближенным методам вычисления интегралов по траекториям, функциональному представлению, генерирующему теорию возмущений типа Уальда для простейших систем, простейшим примерам непертурбативных вычислений.

  • Интеграл по траекториям в квантовой механике
  • Ланжевеновская динамика и кинетика  равновесных и неравновесных систем

В этом курсе изучаются преимущественно классические системы, причем такие, что их  взаимодействие с окружением может быть описано как шумовая составляющая в уравнениях движения. Кинетическое уравнение  в этом случае имеет вид уравнения Фоккера-Планка. В курсе рассматриваются кинетические явления как из класса релаксационных, когда финальной стадией является полное тепловое равновесие, так и существенно неравновесные, например, низкочастотный шум, обусловленный распределением активационных барьеров, или флуктуации размеров полимеров в хаотических потоках.

  • Низкотемпературный магнетизм (см. кафедру ИФП)

 

Кафедра общей физики (на базе ИОФ РАН)


Контактное лицо:

Ельцов Константин Николаевич

Факультет физики: Профессор 
eltsov@kapella.gpi.ru

 

Дисциплины:

V семестр

  • Введение в классическую теорию информации

Данный курс является подготовительным для курса “Введение в квантовую информатику”. В курсе рассматриваются основные понятия и структуры классической теории информации. Приводится необходимый математический аппарат. Рассматриваются такие понятия как информация Шеннона, теоремы кодирования источника, теоремы кодирования дискретных и непрерывных каналов с шумом. Кратко рассматривается применение теоретико-информационных методов в классической криптографии

  • Методы физического эксперимента, часть 1. Курс лекций.

Будут даны основные принципы проведения физических экспе
риментов. Достаточно подробно будут разобраны методы создания и измерения вакуума, от форвакуума до экстремально высокого (10-12-14 Торр); методы температурных измерений от экстремально низких (10-6 К) до экстремально высоких (106 К); методы лазерных экспериментов; методы создания и измерения плазмы; методы линейной спектроскопии.

  • Зондовая микроскопия. Научно-исследовательский семинар.

Основной целью семинара является ознакомление с базовыми методами зондовой микроскопии. Это сканирующая туннельная микроскопия/спектроскопия (СТМ/С), атомно-силовая микроскопия (АСМ), а также сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия (СБОМ). Каждый из методов имеет десятки модификаций и позволяет достаточно полно, вплоть до уровня отдельных молекул и атомов, изучать поверхность твердого тела, как проводящих, так и диэлектриков. Семинары проводятся, в основном, в виде обсуждения актуальных научных статей, написанных, как правило, на английском языке. Помимо ознакомления с предметом семинара целью также является обучение навыкам анализа оригинальной научной литературы.

  • Практикум по методам получения и измерения сверхвысокого вакуума.

На имеющемся сверхвысоковакуумном аналитическом и технологическом оборудовании будут проведены лабораторные работы по методам создания и измерения вакуума, от форвакуума до сверхвысокого, 10-11 Торр. Работы включают в себя ознакомление с физическими принципами, на которых работают современные вакуумные насосы и происходит измерение вакуума, вплоть масс-спектрометрических методов, а также с конкретными конструкциями устройств и особенностями применения в исследованиях.

  • Практикум по зондовой микроскопии.

На имеющихся сверхвысоковакуумных сканирующих туннельных микроскопах (СТМ) будут проведены исследования модельных систем, таких как поверхность графита, графен, синтезированный на поверхности Ni(111) и никелевой фольги с преимущественной ориентацией в плоскости (100). Будут изучены программные пакеты WSxM и GPI-PRO. Будут проведены лабораторные работы по созданию СТМ-зондов и их охарактеризованию. Будут проведены эксперименты по сканирующей туннельной спектроскопии (СТС).

VI семестр

  • Введение в квантовую теорию информации. Курс лекций и семинаров.

В курсе вводится необходимый математический аппарат квантовой информатики. Рассматриваются основные протоколы передачи и переработки квантовой информации, такие как телепортация, сверхплотное кодирование, кодирование по Шумахеру, информация Холево. Вводятся понятие классической пропускной способности квантово-классического канала связи и теоремы кодирования для таких каналов. Рассматриваются основные протоколы квантовой криптографии. Различные атаки на квантовое распределение ключей и методы доказательства секретности протоколов.

  • Методы физического эксперимента часть 2 (спектроскопия, быстрые процессы, автоматизация эксперимента). Курс лекций.

Будут даны основные принципы проведения физических экспериментов. Достаточно подробно будут разобраны методы лазерных экспериментов; включая сверхбыстрые процессы (аттосекунды), методы создания и измерения лазерной плазмы; методы нелинейной спектроскопии. Будут представлены основные подходы  при автоматизации физического эксперимента.

  • Электронная спектроскопия и дифракция. Научно-исследовательский семинар.

Будут даны представления об электронной спектроскопии как целому классу методов исследования. Будут обсуждены физические основы каждого метода и особенности применения для элементного, химического и структурного анализа твердого тела. Это электронная оже-спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, электронная и фотоэлектронная дифракция, EXAFS-подобные методы. Семинары проводятся, в основном, в виде обсуждения научных статей и обзоров, написанных, как правило, на английском языке. Помимо ознакомления с предметом семинара целью также является обучение навыкам анализа оригинальной научной литературы.

  • Практикум по методам электронной спектроскопии и дифракции

На имеющемся сверхвысоковакуумном аналитическом оборудовании будут проведены лабораторные работы по методам электронной оже-спектроскопии, EELFS-спектроскопии и дифракции медленных электронов. В качестве образцов будут использованы монокристаллы металлов меди и серебра  с базовой ориентации поверхности. Будут использованы основные методы подготовки поверхности металлов для сверхвысоковакуумных исследований.

  • Практикум по автоматизации эксперимента

В практикуме будут даны навыки схемотехники для основных устройств, используемых в ряде стандартных экспериментов. Будут освоены стандартные приемы управления цифро-аналоговыми и аналого-цифровыми преобразователями и основы программирования физических измерений. 

1.