Учебно-методический комплекс по дисциплине Современные проблемы физики и производства Дисциплина входит в цикл днм

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Кемеровский государственный университет»
Кафедра теоретической физики

Учебно-методический комплекс по дисциплине
Современные проблемы физики и производства
Дисциплина входит в цикл ДНМ

образовательной магистерской программы

«Физика конденсированного состояния вещества»

направление подготовки 010700 (510400) Физика

Кемерово

2011

СОГЛАСОВАНО:

Декан физического факультета

Титов Ф.В._____________________

«_____»__________________ 20__г.

Проректор по учебно-организационной работе КемГУ

Семенкова Т.Н ________________

«_____»__________________ 20__г.

УМК обсужден и одобрен

Ученым советом физического факультета

Протокол №___ от «___»_________20__г.

Председатель ученого совета факультета,

декан физического факультета

Титов Ф.В.__________________

«_____»__________________ 20__г.

УМК обсужден и одобрен

Научно-методическим советом КемГУ

Протокол №___ от «___»_________20__г.

Председатель НМС, проректор по учебно-организационной работе КемГУ

Семенкова Т. Н.___________________

«_____»__________________ 20__г.

ОБСУЖДЕНО:

РАССМОТРЕНО:

Зав. кафедрой

Поплавной А.С. _________________

«_____»__________________ 20__г.

Председатель методической комиссии

Золотарев М.Л. ________________

«_____»__________________ 20__г.

УМК обсужден и одобрен

На заседании кафедры

Протокол №___ от «___»_________20__г.

Зав. кафедрой теоретической физики

Поплавной А.С. ______________________

«_____»__________________ 20__г.

УМК обсужден и одобрен

Методической комиссией физического факультета

Протокол №___ от «___»_________20__г.

Содержание
1. Пояснительная записка

2. Рабочая программа дисциплины

2.1. Распределение учебного времени по темам

2.2. Рабочая программа аудиторных занятий

2.3. Темы вынесенные на самостоятельное изучение

2.4. Список используемой литературы

3. Учебно-методические материалы

3.1. Примерные темы рекомендованных рефератов

3.2. Контрольно-измеримые материалы

3.2.1. Вопросы к контрольным точкам и экзамену

3.2.2 Вопросы к экзамену

4. Методические рекомендации по организации учебной аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы магистрантов

4.1. Общие рекомендации.

4.2. Рекомендации по изучению материала, вынесенного на самостоятельную работу.

4.3. Методические рекомендации по написанию рефератов.

4.4. Методические рекомендации по организации промежуточного и итогового контроля знаний.

5. Приложение.

5.1. Электронные версии рекомендуемой литературы в формате .pdf

5.1. Электронные версии лекций в формате .ppt

УМК расположен на сайте Физического факультета КемГУ:

http://physic.kemsu.ru/viewpage.php?page_id=179

1. Пояснительная записка

Актуальность и значимость курса. Дисциплина направления «Современные проблемы физики и производства» является первой дисциплиной, читаемой магистрам. Актуальность дисциплины заключается в том, что с самого начала обучающиеся знакомятся с наиболее значительными достижениями современной физики и их применениями в инновационной сфере. Это необходимо для понимания места каждой последующей дисциплины в системе современных физических знаний, а также для выбора темы самостоятельного научного исследования.

Цели и задачи изучения курса. Формирование единой картины современных физических знаний и их роли в ускорении технического прогресса. Магистрант должен овладеть как универсальными (общенаучными), так и инструментальными компетенциями в области приложения методов современной физики.

Место дисциплины в профессиональной подготовке специалистов. Дисциплина является вводной по направлению и в ней, с одной стороны, подводятся итоги изучения фундаментальной составляющей физических дисциплин бакалавриата, с другой – дается введение в новейшие достижения современной физики и их применениям в технике.

Структура учебной дисциплины. Дисциплина включает в себя аудиторные занятия и самостоятельную работу. Аудиторные занятия проводятся в формате лекций, которые разбиты на темы. В лекциях излагается как фактический материал, так и формулируются задания на самостоятельную работу. Темы для изучения избраны на основе нобелевских премий советских и российских ученых, а также нобелевских лекций последних лет, относящихся к физике конденсированного состояния вещества. Самостоятельная работа включает в себя проработку отдельных частей теоретического материала, написанию рефератов по избранным темам, ведется по индивидуальным планам, составленным на первых занятиях по рекомендациям руководителей НИР магистрантов.

Особенности изучения дисциплины. При изучении дисциплины предполагается, что магистранты усвоили цикл фундаментальной подготовки по общей и теоретической физике, высшей математике в объеме, предусмотренном учебным планами подготовки бакалавров на физических факультетах университетов. Необходимо также владеть компьютерными технологиями, уметь пользоваться базами данных, пакетами вычислительных программ.

Форма организации занятий по курсу. Аудиторные занятия проводятся в основном в форме информационно-обучающих лекций. Мультимедийные средства используются для визуализации сложных пространственных структур, компьютеры привлекаются при обращении к базам данных и моделировании некоторых процессов. Самостоятельная работа организуется в различных формах – заданий на самостоятельное получение некоторых теоретических результатов, написании рефератов, индивидуальных заданий, согласованными с научными руководителями магистрантов.

Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы студентов. Тематика аудиторных лекционных занятий тесно связана с направлениями НИР факультета, по которым ведется научная работа магистрантов. Аудиторные занятия используются для организации и контроля самостоятельной работы. Первое аудиторное занятия посвящено планированию самостоятельной работы, которое ведется с учетом индивидуальных НИР магистрантов и по согласованию с их научными руководителями.

Требование к уровню усвоения содержания курса. Обучающиеся должны овладеть следующими компетенциями:

- готовность к творческому подходу в реализации научно-технических задач, основанному на систематическом обновлении полученных знаний, навыков и умений и использовании последних достижений в области физики твердого тела;

- способность активно и целенаправленно применять полученные знания, навыки и умения для выбора тематики индивидуальной научно-исследовательской работы;

- готовность работать с информацией в области физики конденсированного состояния из различных источников: отечественной и зарубежной периодической литературы, монографий и учебников, электронных ресурсов Интернет.

Объем и сроки изучения курса. Курс содержит 264 часа по емкости по ГОС, из которых 36 часов – аудиторные занятия, и 226 часов – самостоятельная работа; учебное время распределено в равных частях по двум семестрам – 9-му и 10-му.

Виды контроля знаний и их отчетности. Самостоятельная работа обучающихся оценивается по написанным рефератам, отчетам по индивидуальным НИР. публикациям. Теоретические знания оцениваются зачетами в конце 9-го и 10-го семестров.

Критерии оценки знаний магистрантов по курсу. Для получения допуска к зачету требуется посещение аудиторных занятий, отработки пропущенных занятий в форме представления в письменном виде материалов, из которых следует, что обучающийся самостоятельно полно проработал материал, выполнил задания на самостоятельную работу. Зачет проставляется при условии качественного усвоения всех тем курса.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования

«Кемеровский государственный университет»

Кафедра теоретической физики

«Утверждаю»

Декан

физического факультета

______________________

«_» _________ 200_ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

Современные проблемы физики и производства

магистерской программы «Физика конденсированного состояния»

направления 010700(510400) ФИЗИКА

курс 1м

семестр 9-10

лекции 37 (часов)

самостоятельные занятия 225 (часов)

Всего часов 264

Итоговая аттестация зачет, 9 семестр, экзамен, 10 семестр

Составитель:

профессор кафедры теоретической физики КемГУ Поплавной А.С.

Кемерово, 2009

Рабочая программа составлена на основании: Государственного образовательного стандарта направления 010701 «Физика», утвержденного в 2000 г., учебного плана подготовки магистров направления 010700(510400) Физика конденсированного состояния вещества кафедрами общей, экспериментальной, теоретической физики и физической химии

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

Протокол № ___ от «___» ________ 200__ г.

Зав. кафедрой _________________/Поплавной А.С./

(подпись, Ф.И.О.)
Одобрено методической комиссией

Протокол № ___ от «___» ________ 200 __ г.

Председатель___________________/Золотарев М.Л./

(подпись, Ф.И.О.)

2.1. Распределение учебного времени по темам

№	Семестр	Наименование темы	Часов			Форма контроля
№	Семестр	Наименование темы	всего	аудит.	самост.	Форма контроля
1	9	Обзор важнейших проблем современной физики (минимум В.Л. Гинсбург)	10	2	8	С/р № 1
2	9	Фундаментальные физические константы - роль в физике и метрологии	10	2	8	С/р № 2
3	9	Сверхпроводимость	30	4	26	С/р № 3,4
4	9	Сверхтекучесть	20	2	18	С/р № 5
5	9	Излучение Вавилова-Черенкова и родственные эффекты	20	2	18	С/р № 6
6	9	Квантовая электроника	30	4	26	С/р № 7,8
7	9	Алмазоподобные полупроводники	12	2	10	С/р № 9
Всего в 9-м семестре			132	18	114	Зачет
8	10	Физика полупроводников	30	4	26	С/р № 10, 11
9	10	Наноструктуры и нанотехнологии	36	6	30	С/р № 12-14
10	10	Полупроводниковые наноструктуры	30	4	26	С/р № 15, 16
11	10	Графен	18	2	16	С/р № 17
12	10	Металлические кластеры	18	2	16	С/р № 18
Всего в 10-м семестре			132	18	114	Зачет
Всего по курсу			264	36	228	Зачет Зачет

2.2. Рабочая программа аудиторных занятий

Обзор важнейших проблем современной физики. «Физический минимум В.Л. Гинсбурга или, какие проблемы физики и астрофизики представляются наиболее важными и интересными в начале XXI века». Советские и российские лауреаты нобелевских премий, их достижения в области науки и техники.
Фундаментальные физические константы: роль в физике и метрологии, рекомендованные значения. Универсальная природа фундаментальных физических констант. В чем заключается приближенная природа любой теории? Задачи метрологии. Процедура согласования физических констант. Первые «естественные» единицы. Константы классической физики и их универсальная роль. Какие принципы измерений можно считать новыми? Современные «естественные» единицы. Энергетические и частотные эквиваленты различных единиц. Три связанные системы: система физических величин, система физических единиц, система эталонов физических единиц. Рекомендованные значения физических констант.
Сверхпроводимость. История открытия. Эмпирическое проявление сверхпроводимости. Критический ток и критические магнитные поля. Сверхпроводники первого и второго рода. Эффект Майснера. Теории Лондонов, Ландау-Гинсбурга. Эффект Джозефсона. Куперовские пары электронов. Теория Бардина-Купера-Шриффера. Открытие высокотемпературных сверхпроводников. Характеристики высокотемпературной сверхпроводимости. Техническое применение сверхпроводимости.
Сверхтекучесть. История открытия. Эмпирическое проявление сверхтекучести. Эксперименты П.Л. Каницы. Экспериментальные факты, приведшие к теории сверхтекучести Ландау. Энергетический спектр HeII. Первый и второй звук в сверхтекучем гелии. Общая характеристика сверхпроводимости и сверхтекучести как макроскопических квантовых явлений. Бозе-конденсация и ее проявление.
Излучение Вавилова-Черенкова и родственные эффекты. Экспериментальное проявление эффекта Вавилова-Черенкова, его качественное отличие от люминесценции. Элементарная теория Тамма-Франка черенковского излучения. Поведение поляризации среды при прохождении через нее заряженных частиц. При каких волновых процессах могут проявляться аналоги эффекта Вавилова-Черенкова. Переходное излучение Гинзбурга-Франка.
Квантовая электроника. История основных идей и открытий. Работы Таунса, Басова, Прохорова. Создание первых мазеров и лазеров. Принцип работы квантового генератора. Мазеры генераторы и мазеры усилители, типы и применения. Лазеры – твердотельные, жидкостные, газовые и плазменные, схемы уровней и режимы работы. Рентгеновский лазер (разер) и проблемы создания гамма-лазера (газера). Применение лазеров: термоядерный синтез; лазерное разделение изотопов; лазерная химия; лазерная спектроскопия; лазерные технологии; лазерное охлаждение атомов.
Алмазоподобные полупроводники. Семейство алмазоподобных полупроводников: IV→III-V→II-IV; III-V→II-IV-V₂; II-VI→I-III- VI₂. Особенности химической связи в алмазоподобных полупроводниках. Примеси донорного и акцепторного типа в полупроводниках. Применения.
Физика полупроводников. Донорные и акцепторные полупроводники, электронно-дырочный переход. Контактная разность потенциалов. Энергетические диаграммы на полупроводниковых гетеропереходах. Туннельный эффект. Нелинейные вольтамперные характеристики. Генератор Ганна. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Типичные структуры гетерограниц. Применение полупроводников.
Наноструктуры и нанотехнологии. Общая характеристика наносистем. Физические размерные эффекты. Квантовые размерные эффекты. Экситоны в низкоразмерных структурах. Экситоны в структурах с дробной размерностью. Энергии связи экситонов в структурах разной размерности. Типичные картины экситонной люминесценции. Применение низкоразмерных структур. Цифровая форма кодирования (информационные системы). Лазеры на низкоразмерных структурах.
Полупроводниковые наноструктуры. Сверхрешетки. Типы сверхрешеток. Композиционные сверхрешетки. Технологии получения, энергетические диаграммы. Квантовые нити. Технологии получения, энергетические диаграммы. Закон дисперсии. Проводимость. Баллистический перенос в квантовых нитях. Ступенчатое изменение проводимости. Джоулево тепло в квантовых нитях. Квантовые точки. Технологии получения, энергетические диаграммы. Применение полупроводниковых наноструктур.
Графен. Технологии получения, механические свойства. Свойства двумерного электронного газа. Особенности квантового эффекта Холла в графене. Возможности применения графена.
Металлические кластеры. Определение: однокомпонентные и многокомпонентные (металлокластеры). Переход материала из кластерного состояния в объемное. Оболочечная электронная структура кластеров щелочных и редкоземельных металлов. Кластеры с магическими числами. Периодический характер изменения свойств с ростом числа частиц. Модель желе. Структура оболочек кластера. Гигантские резонансы в спектре поглощения. Коллективные эффекты в кластерах. Расщепление пика плазменного резонанса.

2.3. Темы, вынесенные на самостоятельное изучение

Молекулярные металлокластеры. Определение молекулярного металлокластера. Примеры. Магические числа для металлокластеров. Применения. Молекулярные кластеры в кристаллах.
Квазикристаллы. Экспериментальные методы исследования конденсированных веществ: жидкости, стекла, кристаллы. Запрещенные симметрии в кристаллических телах. Особенности дифракционных картин квазикристаллов. Модели квазикристаллов: стеклоподобные агрегаты; напряженные структуры; хаотические плиточные структуры; модель «большой элементарной ячейки». Многомерные модели: цепочка Фибоначчи; 6-мерная модель икосаэдрических квазикристаллов.
Модулированные и несоизмеримые структуры. Особенности дифракционных картин модулированных и несоизмеримых структур. Базовая структура и сателлиты, их описание. Описание модулированных и несоизмеримых структур в 4-мерных пространствах.
Лазерное охлаждение. Управление атомами с помощью фотонов, пленение атомов. Радиационная сила. Дисперсионная сила. Роль эффекта Доплера в охлаждении атомов. Устройство «вязкой» ловушки. Предел охлаждения, обусловленный радиационным переизлучением. Применение лазерного охлаждения.
Молекулярные моторы. Аденазинтрифосфат (АТФ-синтаза) как молекулярная машина. Устройство мотора. Механизм, обеспечивающий вращение ротора молекулярного мотора. Три способа доказательства вращения мотора. Электромоторы бактерий и их характеристики.

2.4. Список используемой литературы

Журавлев Ю.Н., Поплавной А.С. Электронное строение оксианиальных кристаллов. Изд. Томского государственного педагогического университета. Томск. – 2008. – 11.4. п.л.
Басалаев Ю.М., Поплавной А.С. Электронное строение тройных алмазоподобных соединений со структурой халькопирита. ООО «ИНТ», Кемерово. – 2009. – 225 с.
Поплавной А.С. Механизмы суперионнного переноса в кристаллах. ООО «ИНТ», Кемерово. – 2009. – 194 с.
Журавлев Ю.Н. Химическая связь в полупроводниковых и диэлектрических кристаллах. Изд. КемГУ. – 2009. – 208 с.
Поплавной А.С. Многомерная кристаллография и ее применение в физике кристаллах. Изд. КемГУ. – 2010. – 244 с.
Гордиенко А.Б., Поплавной А.С. Электронная структура кристаллов с учетом спиновой поляризации. Изд. КемГУ. – 2010. – 78 с.
Невзоров Б.П., Поплавной А.С. Проблемы современной оптики. «Кузбассвузиздат», Кемерово. – 1995. – 151 с.
Базанов С.С. Структурная химия. Факты и зависимости, М.: Изд. МГУ. – 2000. – 292 с.
Мухин К.Н., Суставов А.Ф., Тихонов В.Н. К 100-летию нобелевских премий (о работе Российских лауреатов Нобелевской премии по физике). Успехи физических наук. – 2003. – Т. 173, № 3. – С. 512-569.
Гинзбург В.Л. О сверхпроводимости и сверхтекучести (что мне удалось сделать, а что не удалось), а также о «физическом минимуме» на начало XXI века. Успехи физических наук. – 2003. – Т. 173, № 1. – С. 1-16.
Абрикосов А.А. Сверхпроводники второго рода и вихревая решетка. Успехи физических наук. – 2003. – Т. 173, № 11. – С. 1234-1239.
Леггетт Э.Дж. Сверхтекучий ³Не: ранняя история глазами теоретика. Успехи физических наук. – 2004. – Т. 174, № 11. – С. 1256-1258.
Ошеров Д.Д. Сверхтекучесть в ³Не: открытие и понимание. Успехи физических наук. – 1997. – Т. 167, № 12. – С. 1327-1339.
Ли Д.М. Необычные фазы жидкого ³Не. Успехи физических наук. – 1997. – Т. 167, № 12. – С. 1307-1326.
Ричардсон Р.К. Эффект Померанчука. Успехи физических наук. – 1997. – Т. 167, № 12. – С. 1340-1347.
Корнелл Э.А., Виман К.Э. Бозе-энштейновская конденсация в разряженном газе. Первые 70 лет и несколько последних экспериментов. Успехи физических наук. – 2003. – Т. 174, № 12. – С. 1320-1338.
Алферов Ж.И. Двойные гетероструктуры: концепция и применение в физике, электронике и технологии. Успехи физических наук. – 2002. – Т. 172, № 9. – С. 1068-1086.
Кремер Г. Кварэлектрическое поле и разрывы зон. Обучение электронов новым фокусам. Успехи физических наук. – 2003. – Т. 173, № 9. – С. 1087-1101.
Морозов С.В., Новоселов К.С., Гейм А.К. Электронный транспорт в графене. Успехи физических наук. – 2008. – Т. 178, № 7. – С. 776-780.
Geim A.K., Mac-Donald A.N. Graphene: Exploring carbon flatlang. Physics Today. August 2007. – Pp. 35-41.
Блох К.Ю., Блох Ю.П. Что такое левые среды и чем они интересны. Успехи физических наук. – 2004. – Т. 174, № 4. – С. 439-447.
Силин Р.А. Электромагнитные волны в искусственных периодических средах. Успехи физических наук. – 2006. – Т. 176, № 5. – С. 562-565.
Лотербур П.К. Вся наука междисциплинарна – от магнитных моментов до молекул и человека. Успехи физических наук. – 2005. – Т. 175, № 10. – С. 1040-1043.
Максимов Е.Г., Домов О.В. О возможных механизмах высокотемпературной сверхпроводимости. Успехи физических наук. – 2007. – Т. 177, № 9. – С. 983-988.
Филипс У.Д. Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов. Успехи физических наук. – 1999. – Т. 169, № 3. – С. 305-322.
Чу С. Управление нейтральными частицами. Успехи физических наук. – 1999. – Т. 169, № 3. – С. 274-291.
Коэн-Тануджи К.Н. Управление атомами с помощью фотонов. Успехи физических наук. – 1999. – Т. 169, № 3. – С. 292-304.
Каршенбойм С.Г. Фундаментальные физические константы: роль в физике и метрологии и рекомендованные значения. Успехи физических наук. – 2005. – Т. 175, № 3. – С. 272-298.
Елецкий А.В. Механические свойства углеродных наноструктур и материалов на их основе. Успехи физических наук. – 2007. – Т. 177, № 3. – С. 233-274.
Лозовик Ю.Е., Попов А.М. Свойства и нанотехнологические применения наноструктур. Успехи физических наук. – 2007. – Т. 177, № 7. – С. 786-799.
Смолли Р.Е. Открывая фуллерены. Успехи физических наук. – 1998. – Т. 168, № 3. – С. 324-330.
Керл Р.Ф. Истоки открытия фуллеренов: эксперимент и гипотеза. Успехи физических наук. – 1998. – Т. 168, № 3. – С. 331-342.

3. Учебно-методические материалы

3.1. Примерные темы рекомендованных рефератов

Научные исследования советского и российского нобелевского лауреата (по выбору).
Применение сверхпроводников в современной технике.
Высокотемпературные сверхпроводники: свойства, применения.
Механизмы сверхтекучести.
Применение эффекта Вавилова-Черенкова в технике.
Мазеры генераторы и мазеры усилители
Применение лазеров в современной технологии.
Технологии получения полупроводниковых наноструктур.
Физические свойства двумерного электронного газа
Особенности переноса в квантовых проволоках.
Лазеры на квантовых точках.
Физические свойства графена.
Многочастичные эффекты в металлических кластерах.
Металлические кластеры с магическими числами.
Молекулярные металлокластеры и их применение.
Особенности дифракционных картин квазикристаллов и способы их описания.
Многомерное описание икосаэдрических квазикристаллов.
Модулированные и несоизмеримые структуры и их свойства.
Физические принципы лазерного охлаждения.
Молекулярные моторы в живых организмах и физические принципы их действия.

3.2. Контрольно-измеримые материалы

3.2.1. Вопросы к контрольным точкам и зачету.

Назовите основные проблемы физики и астрофизики, актуальные в XXI веке.
Назовите советских и российских лауреатов нобелевской премии и исследования, за которые получены эти премии.
Перечислите основные качественные особенности явления сверхпроводимости.
Что такое сверхпроводники I-го и II-го рода.
В чем заключается сущность эффекта Мейснера?
Физический механизм образования куперовских пар?
Охарактеризуйте химический состав и структуры высокотемпературных сверхпроводников.
Применение сверхпроводников в технике.
Физическое проявление сверхтекучести.
Двухжидкостная модель сверхтекучести.
Что такое первый и второй звук в сверхтекучем гелии?
Энергетический спектр HeII.
Что такое бозе-конденсация и какое отношение она имеет к сверхпроводимости и сверхтекучести?
Как физически проявляется излучение Вавилова-Черенкова?
Физические принципы теории эффекта Вавилова-Черенкова.
Практическое применение эффекта Вавилова-Черенкова.
Принцип действия мазера как генератора и как усилителя.
Лазер на трех уровнях.
Какие применение лазеров вы знаете?
В чем заключается проблемы создания рентгеновских и гамма – лазеров?
Дайте характеристику алмазоподобных полупроводников.
Какими примесями легируются полупроводники p-типа, n- типа?
Что такое электронно-дырочный переход?
Принцип действия транзистора.
Принцип действия туннельного диода.
Нелинейные вольтамперные характеристики.
Что такое генератор Ганна?
Действие фотонов на атомы: радиационная сила, дисперсионная сила.
Физический принцип лазерного охлаждения.
Фундаментальные физические константы и естественные единицы измерения.
Основные признаки наносистем.
Физические размерные эффекты в наносистемах.
Квантовые размерные эффекты в наносистемах.
Что такое молекулярно-лучевая эпитаксия?
Что такое сверхрешетка, квантовая проволока, квантовая точка?
Нарисуйте энергетическую диаграмму гетероперехода.
Что такое баллистический перенос?
Физические причины проявления квантового эффекта Холла.
Причины возникновения магических чисел в металлических кластерах.
Почему физические свойства металлических кластеров имеют периодический характер в зависимости от числа частиц?
Дайте определение молекулярному металлокластеру.
Что такое квазикристалл?
Описание структуры квазикристалла как проекции многомерной решетки.
Дайте определение модулированных и несоизмеримых структур.
Что такое молекулярные моторы в живых организмах и каков физический принцип их действия?

3.2.2 Вопросы к экзамену.

«Физический минимум В.Л. Гинсбурга на XXI век.
Роль в физике и метрологии фундаментальных физических констант.
Классические теории сверхпроводимости Лондонов, Ландау-Гинсбурга.
Теория сверхпроводимости Бардена-Купера-Шриффера.
Эффект Джозефсона и его применение.
Основные физические характеристики высокотемпературных сверхпроводников.
Двухжидкостная теория сверхтекучести и ее физическое обоснование.
Физические принципы, лежащие в основе объяснения излучения Вавилова-Черенкова.
Принцип действия водородного лазера.
Принцип действия и режимы работы лазера.
Физико-химические свойства рядов алмазоподобных полупроводников.
Принцип действия полупроводникового транзистора.
Гетеропереходы и их энергетические диаграммы.
Опишите метод молекулярно-лучевой эпитаксии и его возможности в получении полупроводниковых структур.
Сверхрешетки, квантовые нити, квантовые точки и их энергетические спектры.
Свойства двумерного электронного газа и квантовый эффект Холла.
Особенности явлений переноса в квантовых нитях.
Физические свойства графена.
Оболочечная электронная структура кластеров щелочных и щелочно-земельных кристаллов.
Металлические кластеры с магическими числами и их свойства.
Коллективные эффекты в кластерах. Плазменный резонанс.
Молекулярные металлокластеры и особенности их энергетической структуры.
Дифракционные картины квазикристаллов и их описание в терминах векторов обратной решетки.
Икосаэдрические квазикристаллы и их описание в 6-мерном кристаллическом пространстве.
Описание модулированных и несоразмерных структур в 4-мерном кристаллическом пространстве.
Управление атомами с помощью фотонов: радиационная и дисперсионная силы.
Опишите этапы лазерного охлаждения.
В качестве дополнительных вопросов на зачете используются вопросы из списка 3.2.1.

4. Методические рекомендации по организации учебной аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы магистрантов

4.1. Общие рекомендации.

Самостоятельная работа занимает большой удельный вес при подготовке магистров, именно потому ее организации и планированию уделяется большое внимание.

Формы внеаудиторной самостоятельной работы:

Часть теоретического материала (пункт 2.3) выносится на самостоятельное изучение. Со студентами проводится установочное занятие, на котором им даются информационные материалы, рекомендации по написанию конспектов-рефератов, на зачет этот материал представляется в письменном виде.
Студентам предлагаются темы рефератов, выбор конкретной темы делается после консультации с научным руководителем, с тем чтобы увязать тему реферата с конкретной НИР, выполняемой студентом в рамках индивидуальных НИР.
В процессе чтения лекций часть материала, требующего объемных вычислений или компьютерного моделирования, выносится на самостоятельную проработку. По выполнению этого материала назначаются консультации, результаты выполняются в письменной форме.
Работа над курсом согласовывается с освоение параллельно читаемого курса «Компьютерные технологии в науке и производстве». Конкретные задачи, которые решаются на этом курсе относятся, в частности, и к курсу «Современные проблемы физики и производства».
Магистранты посещают постоянно действующий семинар кафедр теоретической физики и общей физики, где слушают доклады и сами выступают с сообщениями по своим рефератам и темам НИР.

4.2. Рекомендации по изучению материала, вынесенного на самостоятельную работу.

Для выполнения самостоятельной работы, перечисленной в пункте 2.3 рабочей программы рекомендуется:

1. На основе учебного пособия №8 списка рекомендуемой литературы ознакомится с основными положениями структурной химии молекулярных металлокластеров.

Знать основные свойства металлокластеров:

особенности структуры металлического ядра;
причины возникновения магических чисел;
каталитические свойства;
свойства молекулярных металлокластеров, позволяющих использовать их при очистке нефтепродуктов;
биологическое действие металлокластеров.

Осуществить интернет ресурсов по теме.

Резюмировать изучение темы в форме краткого отчета или реферата на тему «Металлокластеры. Каталитическое действие».

2. Основной источник – учебное пособие №5 списка литературы (электронный вариант дан в приложении).

Необходимо усвоить:

определение квазикристаллов;
существующие модели строения квазикристаллов;
одномерный квазикристалл как проекция трансляционно-упорядоченной двумерной структуры;
икосаэдрические квазикристаллы как проекции 6-мерного кристаллического пространства;
особенности физических физических свойств квазикристаллов.

Осуществить поиск интернет ресурсов по теме.

Резюмировать изучение темы в форме краткого отчета или реферата на тему «Электронная энергетическая и колебательная структура квазикристаллов».

3. Основной источник – учебное пособие №5 списка литературы (электронный вариант дан в приложении).

Необходимо усвоить:

определение модулированных и несоразмерных структур;
типы модуляции – структуры и состава;
особенности дифракционных картин модулированных и несоразмерных структур;
базовая структура и сателлиты;
как дополнительные размерности кристаллического пространства описывают модулированные и несоразмерные структуры;
как строятся группы симметрии модулированных и несоразмерных структур;
особенности физических свойств модулированных и несоразмерных структур.

Осуществить поиск интернет ресурсов по теме.

Резюмировать изучение темы в форме краткого отчета или реферата на тему «Модулированные и несоразмерные структуры и их свойства».

4. Основной источник – учебное пособие №5 списка литературы (электронный вариант дан в приложении), обзорные статьи № 25-27.

Необходимо усвоить:

физический механизм действия лазерного излучения на свободные атомы;
действия радиационной и дисперсионной сил;
роль эффекта Доплера при взаимодействии движущегося атома с лазерным излучением;
механизм возникновения лазерной ловушки частиц;
какие температуры достигнуты при лазерном охлаждении?

Осуществить поиск интернет ресурсов по теме.

Резюмировать изучение темы в форме краткого отчета или реферата на тему «Физические принципы лазерного охлаждения».

5. Основной источник – Интернет ресурсы по теме. Популярное изложение, для педагогов: А.Н. Тихонов. Молекулярные методы. Соросовский образовательный журнал, №6, с. 8-16, 1999 г.

Необходимо усвоить: устройство молекулярного мотора, источник электродвижущей силы;
носители заряда в молекулярном моторе;
доказательство вращения мотора;
механические параметры молекулярных моторов.

Резюмировать изучение темы в форме краткого отчета или реферата на тему «Молекулярные моторы в живых организмах и физические принципы их действия».

4.3. Методические рекомендации по написанию рефератов.
Представленные в разделе 3.1 рабочей программы темы рефератов обозначают направление, в котором нужно выполнить работу. Конкретизация темы производится магистрантом после консультации с научным руководителем. Литература для написания реферата выбирается из списка рекомендуемой рабочей программы; дополнительная литература рекомендуется научным руководителем из новейшей литературы, используются интернет ресурсы. В реферат включаются только основные положения, раскрывающие тему. В реферат включаются только основные положения, раскрывающие тему. Объем реферата не должен быть большим (до 15 стр.). Техническое оформление делается по правилам оформления статей в академических журналах соответствующего профиля, структура реферата также должна соответствовать рекомендуемой для журнальной статьи. Поощряется включения в реферат собственных результатов, при их наличии. По реферату делается доклад на семинаре.

4.4. Методические рекомендации по организации промежуточного и итогового контроля знаний.
Контрольные точки проводятся в середине семестра. Целью проведения контрольных точек является проверка и закрепление основных качественных понятий физических явлений и характеристик изучаемых объектов. Основное внимание уделяется определениям, наиболее фундаментальным свойствам, признакам фундаментальным свойствам, признакам физического явления, характерным, определяющим свойствам объектов. При подготовке к контрольным точкам магистрантам рекомендуется составить словарь терминов, определений, понятий.

Вопросы, вынесенные на зачет, подразумевают более глубокое, полное освещение. Зачет проставляется при условии выполнения всех пунктов самостоятельной работы.

В случае хорошего посещения аудиторных занятий, выполнения всей индивидуальной работы и успешного выступления по теме одобренного научным руководителем реферата итоговый экзамен проставляется автоматически. В противном случае магистранту предлагается дополнительный реферат из списка 3.1.

Сведения о переутверждении РП на текущий учебный год и регистрация изменений

№ измене- ния	Учебный год	Содержание изменений	Преподаватель – разработчик программы	Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры	Внесенные изменения утверждаю: Декан факультета
				Протокол № “ “ 200 г.	“ “ 200 г.
				Протокол № “ “ 200 г.	“ “ 200 г.
				Протокол № “ “ 200 г.	“ “ 200 г.

http://physic.kemsu.ru/viewpage.php?page_id=179

1. Пояснительная записка

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кемеровский государственный университет»

Кафедра теоретической физики

«Утверждаю»

Декан

физического факультета

______________________

«___» ___________ 200_ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

магистерской программы «Физика конденсированного состояния»

направления 010700(510400) ФИЗИКА

курс 1м

семестр 9-10

лекции 37 (часов)

самостоятельные занятия 225 (часов)

Всего часов 264

Итоговая аттестация зачет, 9 семестр, экзамен, 10 семестр

Составитель:

профессор кафедры теоретической физики КемГУ Поплавной А.С.

Кемерово, 2009

2.1. Распределение учебного времени по темам

2.2. Рабочая программа аудиторных занятий

2.3. Темы, вынесенные на самостоятельное изучение

2.4. Список используемой литературы

3. Учебно-методические материалы

3.1. Примерные темы рекомендованных рефератов

3.2. Контрольно-измеримые материалы

3.2.1. Вопросы к контрольным точкам и зачету.

3.2.2 Вопросы к экзамену.

4. Методические рекомендации по организации учебной аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы магистрантов

Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования

«_» _________ 200_ г.