Аспирантура
2019/2020
Спектроскопия конденсированных сред
Статус:
Курс по выбору
Направление:
03.06.01. Физика и астрономия
Кто читает:
Базовая кафедра физики низких температур Института физических проблем им. П.Л. Капицы РАН
Когда читается:
2-й курс, 1 семестр
Формат изучения:
без онлайн-курса
Преподаватели:
Глазков Василий Николаевич
Язык:
русский
Кредиты:
4
Контактные часы:
30
Программа дисциплины
Аннотация
Спектроскопия конденсированных сред Данный курс посвящен методам измерения спектров элементарных возбуждений. Объясняется связь спектров элементарных возбуждений с основными физическими свойствами (в т.ч., электрическими, тепловыми). Преподаются простейшие теоретические модели, применяемые для описания таких систем. Цель курса состоит в том, чтобы аспирант разбирался в следующих вопросах: 1. связь спектров элементарных возбуждений с тепловыми, электрическими и магнитными свойствами, 2. типы элементарных возбуждений и их спектры для характерных задач, 3. методы экспериментального измерения спектров, физические основы их работы и основные области применимости.
Цель освоения дисциплины
- получение фундаментальных знаний в области физики конденсированного состояния, знаний о методах измерения спектров элементарных возбуждений, связи спектров элементарных возбуждений с основными физическими свойствами (в т.ч., электрическими, тепловыми), знание о простейших теоретических моделях, применяемых для описания таких систем. Освоение дисциплины должно способствовать формированию профессиональных компетенций, определяемых профилем программы аспирантуры.
Планируемые результаты обучения
- Знание связи спектров элементарных возбуждений с тепловыми, электрическими и магнитными свойствами, типов элементарных возбуждений и их спектры для характерных задач, методов экспериментального измерения спектров, физические основы их работы и основные области применимости.
Содержание учебной дисциплины
- Обобщённая восприимчивостьВосприимчивость, действительная и мнимая часть высокочастотной восприимчивости, их связь с наблюдаемыми эффектами. Резонансное поведение мнимой части обобщенной восприимчивости вблизи собственных частот. Теорема Крамерса-Кронига и флуктуационно-диссипативная теорема. Поведение обобщенной восприимчивости в точке фазового перехода.
- Квантование колебаний решёткиКолебания решётки, акустические и оптические фононы. Квантование колебаний в простейшей модели. Фононные спектры и теплоёмкость кристалла
- Оптическая спектроскопия фононовСвязь фононных спектров с дисперсией среды и поглощением в ИК- диапазоне. Рамановское и Мандельштам-Бриллуэновское рассеяние света.
- Дифракция и неупругое рассеяние нейтроновОсновы метода рассеяния нейтронов. Сечение рассеяния, его связь со структурой и колебаниями кристалла. Основные способы постановки эксперимента по рассеянию нейтронов (трёхосный и времяпролётный дифрактометры).
- Применение рассеяния нейтронов к изучению магнетиковМагнитное рассеяние нейтронов. Связь сечения магнитного рассеяния с магнитной восприимчивостью.
- Возбуждения в магнитоупорядоченных средахСпектры возбуждений в ферро и антиферромагнетиках, их связь с магнитными свойствами магнетиков. Преобразование Холштейна-Примакова для ферромагнеткиов. Спектры возбуждений в квантовых магнетиках.
- Магнитный резонанс: ЭПР, ЯМРМагнитный резонанс, постановка экспериментов по непрерывному ЭПР и ЯМР. Измеряемые величины, их связь с другими свойствами магнетика. Основы импульсных методов магнитного резонанса.
- Эффект Мессбауэра и исследование мюонной прецессии в магнетикахЭффект Мессбауэра, физические основы метода, измеряемые характеристики. Постановка эксперимента по мюонной прецессии в магнетике, измерение локального поля.
- Туннельная спектроскопия сверхпроводниковСпектр возбуждений сверхпроводника. Вольт-амперные характеристики туннельного контакта со сверхпроводником. Применение туннельной спектроскопии к исследованию свойств сверхпроводника в магнитном поле.
- Фотоэмиссионная спектроскопия проводников, ARPESСпектр электронов в металле, поверхность Ферми для простых случаев. Применение фотоэмисии (в т.ч. ARPES) для определения поверхности Ферми.
Элементы контроля
- домашние задания(решение задач по темам курса, не менее 20 задач по курсу)
- экзамен(билет включает решение задачи по теме курса и ответ на вопрос по одному из методов, применяемых для спектроскопии). Допуск к экзамену осуществляется при наличии положительной оценки (не ниже "удовлетворительно") за домашние задания.
