Физика

Бакалавриат 2019/2020

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Арутюнов Константин Юрьевич, Бессонова Людмила Павловна, Ихсанов Ренат Шамильевич, Монахов Иван Сергеевич, Попова Елена Арнольдовна, Скуридин Андрей Андреевич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 72

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс направлен на получение студентами базовых знаний по физике и должен сформировать у студентов современное естественнонаучное мировоззрение. Для успешного прохождения курса студент должен освоить основные законы классической и современной физики, а так же методы физического исследования. В курсе изучаются такие разделы как 1) оптика, 2) квантовая физика. Знания, полученные при изучении курса, могут быть использованы при изучении таких дисциплин, как электротехника, электроника, метрология и т.д. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде домашних работ, контрольных работ, и экзамена.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Физика» являются: • формирование современного естественнонаучного мировоззрения; • получение базовых знаний по подготовке к производственной деятельности; • формирование профессиональных компетенций, связанных с использованием полученных знаний в дальнейшей производственной деятельности.

Планируемые результаты обучения

- знает основные определения, уравнения и практические применения этих уравнений квантовой механики
- решает типовые прикладные физические задачи
- владеет навыками проведения физического эксперимента и обработки его результатов
- знает основные уравнения, законы и явления атомной физики
- знает основные явления и закономерности физики твердого тела
- знает основные понятия, закономерности и законы физики атомного ядра и элементарных частиц

Содержание учебной дисциплины

Тема 8. Квантово-оптические явления
Содержание темы: • Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина. Формула Рэлея-Джинса. Формула Планка. Следствия из формулы Планка. Применение законов теплового излучения. • Фотоэффект. Вольт-амперная характеристика фотоэффекта. Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. • Эксперименты, подтверждающие квантовые свойства света. • Масса и импульс фотона. Давление света. • Эффект Комптона. • Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.
Тема 9. Элементы квантовой механики
Содержание темы: • Модели атома Томсона и Резерфорда. Линейчатый спектр атома водорода. Формула Бальмера. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Правило квантования круговых орбит. Спектр атома водорода по Бору. • Гипотеза де Бройля. Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля. Некоторые попытки физического толкования волн де Бройля. Cтатистический смысл волн де Бройля. • Соотношения неопределенностей для координат и проекций импульсов, энергии и времени. • Волновая функция. Вероятность нахождения микрочастицы. Нормировка волновой функции. Принцип суперпозиции состояний (волновых функций). • Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. • Представление физических величин с помощью операторов. Собственные значения и собственные функции линейных операторов. Условия возможности одновременного измерения различных физических величин. Основные операторы квантовой механики. Уравнение Шредингера в операторной форме. Связь квантовой механики с классической. Теорема Эренфеста. Принцип причинности в квантовой механике. • Движение свободной частицы. • Движение частицы в одномерном потенциальном ящике с бесконечно высокими стенками. • Отражение и прохождение частицы сквозь потенциальный барьер бесконечной ширины. Коэффициенты отражения и прохождения. Анализ поведения частицы в зависимости от соотношения между Е и . • Потенциальный барьер конечной ширины. Туннельный эффект. Анализ поведения частицы в зависимости от соотношения между Е и . • Потенциальная яма со стенками конечной высоты. Анализ поведения частицы в зависимости от соотношения между Е и . • Гармонический осциллятор.
Тема 10. Атомная физика
Содержание темы: • Уравнение Шредингера для атома водорода. 1s – состояние электрона в атоме водорода. • Магнитные моменты атомов. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Спин-орбитальное взаимодействие. Эффект Зеемана. • Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны. Распределение электронов по энергетическим уровням атома. Периодическая система элементов Менделеева. • Рентгеновские спектры.
Тема 11. Элементы физики твердого тела
Содержание темы: • Вынужденное излучение. Лазеры. • Энергетические зоны в твердом теле. Металлы, диэлектрики, полупроводники в свете зонной теории. • Коллективные квантовые явления: сверхпроводимость, эффект Джозефсона (стационарный и нестационарный).
Тема 12. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
Содержание темы: • Заряд, размеры и состав атомного ядра. Массовое и зарядовое число. Энергия связи и масса ядра. Спин и магнитный момент. Ядерные силы. Модели ядра. • Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Правило смещения. Особенности - распада. Особенности - распада. -излучение. • Ядерные реакции и их основные типы. • Типы взаимодействия элементарных частиц. Частицы и античастицы. Классификация элементарных частиц. Кварки.

Элементы контроля

активность на семинарах
лабораторные работы
контрольная работа
коллоквиум
экзамен
В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: УК-1, УК-2, УК-3, УК-5, УК-7, ПК-1, ПК-9, ПК-10, ПК-11. Во время карантина экзамен проводится в письменной форме. На потоке ИВТ процедура экзамена проводится следующим образом. Экзаменационный билет состоит из двух теоретических вопросов. Если ответ студента оценивается положительной оценкой (большей или равной 4 баллов), то оценка за экзамен выставляется как оценка за контрольную работу, проведенную в 4-м модуле. В противном случае выставляется оценка, полученная студентом за ответ на экзаменационный билет.
промежуточная аттестация 1 (1 курс 3 модуль)
промежуточная аттестация 2 (1 курс 4 модуль)

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.04 * активность на семинарах + 0.08 * коллоквиум + 0.08 * контрольная работа + 0.04 * лабораторные работы + 0.4 * промежуточная аттестация 1 (1 курс 3 модуль) + 0.2 * промежуточная аттестация 2 (1 курс 4 модуль) + 0.16 * экзамен

Программа дисциплины