Физика

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Информационная безопасность)

Направление: 10.03.01. Информационная безопасность

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, Гузенкова Александра Сергеевна, Ихсанов Ренат Шамильевич, Монахов Иван Сергеевич, Плотников Юрий Дмитриевич, 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
Дистанционный формат со 2-го модуля.
лабораторные работы
Дистанционный формат со 2-го модуля.
контрольная работа
Дистанционный формат со 2-го модуля.
коллоквиум
Дистанционный формат со 2-го модуля.
экзамен
Не позднее чем 3 (три) дня после последнего занятия по дисциплине преподаватель имеет право выставить каждому студенту накопленную оценку, являющуюся взвешенной суммой промежуточных оценкок за работу в модуле (семинары, лабораторные работы, коллоквиумы, домашние и контрольные задания). Накопленная оценка рассчитывается по формуле из РУП и округляется до целого значения по правилам округления. Если в конце модуля предусмотрен экзамен, то преподаватель имеет право предложить студентам, получившим положительную накопленную оценку (Нi≥4) "автоматом" получить за экзамен оценку Эi=Нi при условии, что накопленная оценка не выше некого порогового значения Нмакс , анонсированного преподавателем: Нi≤Нмакс. Для получения за экзамен оценки выше своей накопленной или выше пороговой Нмакс необходимо сдавать экзамен. Пороговое значение Нмакс анонсируется преподавателем на последнем занятии. Студент не позднее чем за сутки до экзамена должен уведомить преподавателя по электронной почте со своего корпоративного адреса о своем согласии с «автоматом» или непосредственно на экзамене до получения билета (очный или дистанционный аснхронный режим) или до начала ответа в удаленном синхронном (устном) режиме. В противном случае студенту засчитывается неявка на экзамен с обязательной переэкзаменовкой. Экзамен проводится в устной форме или по особому распоряжению - письменно в удаленном асинхронном (письменно) или в синхронном режиме (устно), в период экзаменационной сессии по графику, предусмотренному Рабочим учебным планом (РУП). Оценка за экзамен выставляется по десятибалльной шкале. Экзамен проводится на платформе Jitsi https://meet.miem.hse.ru К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию . Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение более одной минуты. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.
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