ЗАТВЕРДЖУЮ


Скачати 309.22 Kb.
НазваЗАТВЕРДЖУЮ
Сторінка2/3
Дата22.02.2016
Розмір309.22 Kb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Фізика > Документи
1   2   3


Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної роботи становить:

для денної форми навчання – 1:2

для заочної форми навчання -


Пояснювальна записка
Мета спецкурсу: Майбутні вчителі фізики повинні розуміти, що загальний курс фізики покладений у більш складні теоретичні курси фізики, які складають основу сучасної науки про матеріали з наперед заданими властивостями. Такою наукою є фізика твердого тіла.

Оскільки спецкурс з фізики твердого тіла є завершальним етапом освіти фахівців з фізики, тому він має на меті закласти основи знань випускника університету, створити єдину систему знань фахівця в галузі фізики.
Завдання курсу:
Теоретичне: Засвоїти основні теоретичні відомості про конденсований, кристалічний стан речовини; розібратися в теоретичних особливостях виникнення фонів, використання фонової та електронної теорій при пояснені теплопровідності; познайомитися з використанням фізичних теорій для створення нових матеріалів з наперед заданими властивостями.
Практичне: Отримання матеріалів з певними властивостями (електричними, механічними, тепловими та ін.) основане на знаннях законів фізики.
Методичне: Використовуючи загальні закони фізики можна створювати матеріали з наперед заданими властивостями, передбачати можливі характеристики матеріалів (метали, напівметали, напівпровідники тощо).
Пізнавальне: Знаючи закони фізики створити нові матеріали з певними властивостями.
Перелік знань та вмінь:

Знати основні поняття про кристалічний стан речовини, типи кристалічних сингоній, дефекти кристалічних граток, закони динаміки гратки.

Вміти використовувати теоретичні відомості, закономірності явищ теплоємності, теплопровідності та інших явищ, пов’язаних з провідниками, діелектриками, напівпровідниками, феромагнетиками, парамагнетиками, напівпровідним станом.
Міжпредметні зв’язки:

  1. з усіма розділами курсу загальної фізики;

  2. з курсом «Електродинаміка», «Квантова механіка»;

  3. «Вища математика».

Програма курсу:
Вступ.

Предмет фізики твердого тіла. Агрегатні стани речовини. Конденсовані стани. Невпорядкований та впорядкований стани. Метастабільний стан. Дальній та ближній порядок. Аморфні і кристалічні тіла. Природа міжатомних і міжмолекулярних зв’язків, їх типи (іонний, ковалентний, металічний, водневий).
Основні поняття та елементи кристалічного стану речовини

Трансляційна симетрія решітки, вектор трансляції. Кристалічна решітка. Елементарна комірка та її параметри. Типи Кристалічних сингоній. Міліревські індекси спрямованостей у кристалах.

Дефекти кристалічної решітки. Точкові дефекти, дислокації.
Динаміка решітки

Динаміка решітки. Тепловий рух у кристалі. Пружні коливання. Пружність. Квантування коливань решітки. Квазічастинки – фонони.
Теплоємність кристалів

Теплоємність кристалів. Статистика фононів і теплоємність решітки при високих є низьких температурах. Закон Дюлонга і Пті, класична теорія теплоємності. Теорія теплоємності Дебая і Ейнштейна. Характеристична температура.
Елементи зонної теорії кристалів

Вільні електрони в періодичному полі кристалічної решітки. Теорема Блоха. Класична теорія вільних електронів. Квантова теорія вільних електронів. Зонна структура енергетичного спектра електронів у кристалі. Поділ кристалічних твердих тіл на провідники, напівпровідники та діелектрики.

Метали

Характерні ознаки металічного стану. Електрони провідності в металах. Енергетичний спектр електронів провідності в металах. Рівень Фермі. Електропровідність металів та її залежність від температури. Робота виходу електронів з металу.
Напівпровідники

Характерні ознаки напівпровідникового стану. Власна провідність та її залежність від температури. Домішкова провідність однорідних напівпровідників. Донорні та акцепторні домішки. Температурна залежність концентрації заряду та питомої електропровідності напівпровідників.

Діелектрики

Електричні властивості діелектриків. Електрична міцність. Виникнення електропровідності діелектриків при їх нагріванні. Статична електрична поляризація діелектриків.
Кінетичні явища в кристалах

Кінетичні явища в кристалах. Закон Відемана-Франца. Число Лоренца. Термоелектричні явища. Прямий та обернений термоелектричні ефекти. Фотоелектричні явища в напівпровідниках. Сонячні батареї. Явище напівпровідності.
Магнітні властивості речовини

Магнітні властивості речовини. Елементарні носії магнетизму в атомах і молекулах речовини. Парамагнетики, діамагнетики. Температурна залежність намагніченості парамагнетиків. Магнітне упорядкування. Феромагнетики. Домени. Антиферомагнетики і феромагнетики. Магнітні матеріали, їх технічне використання.
Надпровідність

Відкриття надпровідності. Критичні параметри надпровідності стану речовини. Квантування магнітного потоку, ефекти Майснера. Елементи мікроскопічної теорії надпровідності. Куперівські пари. Рівняння Лондонів. Високотемпературна надпровідність та перспективи її практичного використання.
Квантова радіофізика

Спонтанне та індуковане випромінювання. Стан системи з інверсією заселеностей. Метастабільні рівні накачування. Квантовий оптичний генератор (Лазер). Застосування оптичних квантових генераторів.
Речовина в стані плазми

Плазмовий стан речовини у Всесвіті. Основні параметри плазми (коефіцієнт іонізації, електронне та іонна температура, концентрація, час життя). Деякі способи утворення плазми. Плазма у магнітному полі. Плазмони – квазічастинки у плазмі. Плазма і проблема керованих термоядерних реакцій.
Структура навчальної дисципліни

Назви змістових модулів і тем

Кількість годин

денна форма

Заочна форма

усього

у тому числі

усього

у тому числі

л

п

лаб

інд

с.р.

л

п

лаб

інд

с.р.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Змістовий модуль 1. Основні поняття та елементи кристалічного стану речовини

Тема 1. Предмет фізики твердого тіла. Становлення і розвиток фізики твердого тіла.

10

2







1

8



















Тема 2. Агрегатні стани речовини. Конденсований стан. Дальній та ближчий порядок. Аморфні і кристалічні тіла. Метастабільний стан.

10

2







1

8



















Тема 3. Природа міжатомарних і міжмолекулярних зв’язків. Хімічний зв'язок. Валентність.

10

2










8



















Тема 4. Кристалічний стан та його опис. Елементарна комірка. Решітки Браве. Індекси спрямованості та площин у кристалі. Визначення структури кристалів.

12

2

2

4




4



















Тема 5. Динаміка решітки. Тепловий рух у кристалі. Пружні коливання. Пружність. Квантування енергії коливань решітки. Квазічастинки-фонони. Енергія фононів. Наближення Ейнштейна. Наближення Дебая.

12

2

2




1

8



















Тема 6. Обчислення періодів повторюваності кристалічних ґраток.

8













8



















Тема 7. Хімічний зв'язок. Розрахунки і порівняння гравітаційної, магнітної, електромагнітної енергії взаємодії.

8













8



















Тема 8. Недоліки кристалічних решіток. Розрахунок числа вакансій.

4










1

4



















Тема 9. Динаміка кристалічної решітки. Фонони.

4













4



















Тема 10. Будова реальних кристалів. Дефекти кристалічної решітки.

10

2










8



















Тема 11. Теплоємність кристалів. Класична теорія теплоємності твердих тіл. Поняття про квантову теорію теплоємності. Закон квадратів Ейнштейна. Закон кубів Дебая. Теплове розширення. Теплопровідність.

12

2

2

4




4



















Тема 12. Елементи зонної теорії. Модель вільних електронів. Квантова теорія вільних електронів. Рівень Фермі. Модель Кроніга-Пенні. Теорія Блоха. Розширення енергетичних рівнів. Зонна теорія металів, напівпровідників, ізоляторів.

8

2

2




1

4



















Разом за змістовим модулем 1

108

16

8

8

5

76


















Змістовий модуль 2. Матеріали фізики твердого тіла, їх властивості

Тема 1. Метали. Характерні ознаки металічного стану. Електропровідність металів та їх залежність від температури. Робота виходу електрона з металу.

10

2




2

1

6



















Тема 2. Металічний стан речовини.

8

2










6



















Тема 3. Напівпровідники. Характерні ознаки напівпровідникового стану. Власна провідність, залежність її від температури. Домішкова провідність: донорна та акцепторна провідність. P-n перехід і його властивості. Контактні явища в напавпровідниках.

10

2




2

1,4

6



















Тема 4. Діелектрики. Характерні ознаки діелектричного стану. Типи діелектриків. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектрика. Сегнетоелектрики. П’єзо електрики. Електрети.

6

2







1

4



















Тема 5. Магнітні властивості речовини. Класифікація магнетиків. Діа-та парамагнетизм. Феромагнетизм. Домени Антиферомагнетики. Ферити.

8

2




2




4



















Тема 6. Високотемпературна надпровідність. Теорія БКШ.

8

2




2




4



















Тема 7. Плазмовий стан речовини.

2

2































Тема 8. Експериментальні методи вивчення. твердих тіл

2

2































Разом за змістовим модулем 2

54

16

-

8

3,4

30


















Усього годин


162

32

8

16

8,4

106


















1   2   3

Схожі:

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

ЗАТВЕРДЖУЮ

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка