Основы современной физики: введение в физику твердого тела

Бакалавриат 2022/2023

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Факультет физики

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 3-й курс, 2 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Онлайн-часы: 10

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Глазков Василий Николаевич, Сосин Сергей Сергеевич, Фазлижанова Дина Ильшатовна

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 50

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целями изучения дисциплины являются: ● знакомство студентов с основными концепциями физики твердого тела (основы кристаллографии, коллективные степени свободы в кристаллах и их квантование, особенности поведения электронов внутри твёрдого тела); ● знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования; ● овладение методами решения задач, описания физических явлений. Необходимыми для изучения дисциплины пререквизитами являются: ● квантовая механика ● термодинамика Курс изучается с использованием онлайн-компоненты. Включенной в курс онлайнкомпонентой является курс MIT на платформе EDX "Structure of Materials, Part 1: Fundamentals of Materials Structure" https://www.edx.org/course/structure-of-materials-part-1- fundamentals-of-materials-structure. Онлайн компонента изучается самостоятельно до начала курса, наличие сертификата об успешном освоении онлайн компоненты учитывается при формировании итоговой оценки.

Цель освоения дисциплины

Целями изучения дисциплины являются: ● знакомство студентов с основными концепциями физики твердого тела (основы кристаллографии, коллективные степени свободы в кристаллах и их квантование, особенности поведения электронов внутри твёрдого тела); ● знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования; ● овладение методами решения задач, описания физических явлений. Необходимыми для изучения дисциплины пререквизитами являются: ● квантовая механика ● термодинамика

Планируемые результаты обучения

знает о следствиях возникновения туннельных эффектов в сверхпроводниках
знает о существовании молекулярного поля и может оценить спиновые волны
знает строение полупроводников
знать и уметь применять теорию парамагнетизма Паули для решения задач
знать основы кристаллографии и у меть решать задачи на данную тему
умеет оценить условия возникновения двумерного электронного газа в гетероструктуре
уметь определять закон дисперсии для электронов в приближении сильной и слабой связи.
уметь оценить проводимость и теплопроводность металлов и диэлектриков
уметь применять модель Дебая для решения задач

Содержание учебной дисциплины

Основы кристаллографии. Колебания атомов в кристалле. Фононы, спектр фононов.
Теплоемкость кристаллов. Модель Дебая
Идеальный ферми-газ. Энергия и импульс Ферми. Теплоёмкость идального ферми-газа. Парамагнетизм Паули
Электроны в кристалле.
Кинетика электронов и фононов в кристалле. Проводимость и теплопроводность металлов и диэлектриков.
Полупроводники. Электроны и дырки в полупроводнике.
Зонные диаграммы контакта полупроводников. p-n переход и гетеростуктуры. Формирование двумерного электронного газа в гетероструктуре
Основы сверхпроводимости.
Основы физики магнетиков. Модель молекулярного поля. Спиновые волны

Элементы контроля

Домашнее задание
Контрольная работа
Онлайн-компонент
Экзамен

Промежуточная аттестация

2022/2023 учебный год 2 модуль
ИО=0.3 Дз+0.3 Кр+0.4 Экз, округление по арифметическим правилам. Если отсутствует положительный результат прохождения онлайн-компоненты, то итоговая оценка не может быть выше 8 баллов.

Программа дисциплины