| Закреплена за кафедрой | Кафедра общей и экспериментальной физики |
|---|---|
| Направление подготовки | 03.03.02. Физика |
| Профиль | Медицинская физика; Современные функциональные материалы |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 6 ЗЕТ |
| Учебный план | 03_03_02_Физика_Профили-2021 |
|
|
||||||||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 3 (6) | 4 (7) | Итого | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Недель | 22 | 16 | ||||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 24 | 24 | 14 | 14 | 38 | 38 |
| Практические | 26 | 26 | 22 | 22 | 48 | 48 |
| Сам. работа | 20 | 20 | 23 | 23 | 43 | 43 |
| Консультации | 38 | 38 | 22 | 22 | 60 | 60 |
| Часы на контроль | 0 | 0 | 27 | 27 | 27 | 27 |
| Итого | 108 | 108 | 108 | 108 | 216 | 216 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2023-2024 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики
Протокол от 30.06.2021 г. № 6
Заведующий кафедрой Макаров Сергей Викторович
| 1.1. | Цель данного курса - познакомить начинающих исследователей с тем, как основные методы теории поля применяются для интерпретации, описания и численных расчетов в физике конденсированного состояния, овладеть современными профессиональными знаниями в области теории конденсированого состояния вещества, научиться решать задачи, познакомить с проявлениями квантовой механики в макроскопических свойствах материалов. Упор будет сделан на методы описания квантовых эффектов в атомной и электронной структуре кристаллических и аморфных систем. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.05 |
| ОПК-1 | Способен применять базовые знания в области физико-математических и (или) естественных наук в сфере своей профессиональной деятельности; |
| ОПК-1.1 | Знает основные физические и математические законы и методы накопления, передачи и обработки информации; |
| ОПК-1.2 | Умеет использовать в профессиональной деятельности и применяет физикоматематические и естественнонаучные знания, физические законы и математически методы дляьрешения задач теоретического и прикладного характера |
| ОПК-1.3 | Умеет анализировать и обобщать профессиональную информацию на теоретикометодологическом уровне |
| ОПК-1.4 | Умеет решать стандартные профессиональные задачи с применением естественнонаучных знаний, физических законов, математических методов и методов моделирования. |
| ОПК-1.5 | адеет навыками теоретического и экспериментального исследования объектов профессиональной деятельности |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | знать основные подходы к описанию атомной и электронной структуры кристаллов и аморфных тел структуру и классификацию конденсированных сред, представления симметрии твердых тел, основные физические свойства твердых тел и квантовых жидкостей, теоретические методы исследования конденсированных сред |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | уметь решать уравнение Шредингера в различных приближениях и получать энергетический спектр многоатомной системы использовать математический аппарат квантовой механики и квантовой теории поля, физически интерпретировать квантовые процессы, протекающие в конденсированных средах применять точные методы решения многоэлектронных задач к исследованию свойств реальных систем |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | владеть основными методами получения электронной структуры многоатомной системы и делать выводы о физических свойствах системы на основании особенностей электронной системы; общими математическими методами квантовой теории |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Физическое содержание квантовой теории. Математический аппарат квантовой тории. Квантовая теория многих тел. | ||||||
| 1.1. | Операторное представление квантовой механики. Матричное представление квантовой механики.«Бра-кет» формализм Дирака. Вариационный принцип в квантовой механике. Теория возмущений. Момент импульса и его представление в квантовой механике. | Лекции | 6 | 2 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2 |
| 1.2. | Тождественные частицы и спин. Квантовомеханические спиноры. Квантово-механическое описание состояний атомов легких и тяжелых химических элементов. Взаимосвязь «бра-кет» формализма Дирака с операторным и матричным представлениями квантовой механики. Квантовая механика кубитов. | Лекции | 6 | 2 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2 |
| 1.3. | Основы квантовой теории многих тел - приближения Хартри, Хартри-Фока. Метод функционала плотности (DFT). Приближение локальной плотности (LDA). Формализм и уравнения Кона-Шема. Гибридные методы DFT. Вторичное квантование. Теория представлений | Лекции | 6 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2 |
| 1.4. | Физическое содержание квантовой теории. Математический аппарат квантовой тории. Квантовая теория многих тел. Применение диаграммной техники | Практические | 6 | 10 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.5, Л2.2, Л1.4, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3 |
| 1.5. | Физическое содержание квантовой теории. Математический аппарат квантовой тории. Квантовая теория многих тел. | Консультации | 6 | 14 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3 |
| 1.6. | Физическое содержание квантовой теории. Математический аппарат квантовой тории. Квантовая теория многих тел. | Сам. работа | 6 | 6 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.5, Л2.2, Л1.4, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3 |
| Раздел 2. Квантовая тория конденсированных сред | ||||||
| 2.1. | Квантовое описание ансамбля микрочастиц. Квантовая статистика ансамбля микрочастиц. Метод квантовой молекулярной динамики. | Лекции | 6 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л2.1, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2 |
| 2.2. | Макроскопические квантовые явления в конденсированном веществе. Элементы физики квантовых фазовых переходов. | Лекции | 6 | 6 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л2.1, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2 |
| 2.3. | Методы квантовой теории поля в физике конденсированного состояния. Одномерные системы. Фермионы на решетках. Топология зон Бриллюэна | Лекции | 6 | 6 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л2.1, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2 |
| 2.4. | Квантовая тория конденсированных сред | Практические | 6 | 16 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.5, Л2.2, Л1.4, Л2.1, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3 |
| 2.5. | Квантовая тория конденсированных сред | Консультации | 6 | 24 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.5, Л2.2, Л2.1, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3 |
| 2.6. | Квантовая тория конденсированных сред | Сам. работа | 6 | 14 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.5, Л2.2, Л1.4, Л2.1, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3 |
| Раздел 3. Квантовая теория твердых тел | ||||||
| 3.1. | Общие свойства энергетического спектра электрона в идеальном кристалле. Методы расчета зонной структуры. Применение симметрии к определению зонной структуры кристаллов. Метод эффективной массы | Лекции | 7 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.3, Л1.5, Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л2.7 |
| 3.2. | Взаимодействие между электронами. Колебания кристаллической решетки. Взаимодействие электронов с колебаниями решетки. | Лекции | 7 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.3, Л1.5, Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л2.7 |
| 3.3. | Полупроводниковые кристаллы. Электродинамика металов. Акустические затухания в металла. Теория сплавов. Корреляционные функции и дифракция нейтронов в красталлах. Применение Функции Грина в физике твердого тела. | Лекции | 7 | 6 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.3, Л1.5, Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л2.7 |
| 3.4. | Квантовая теория твердых тел | Практические | 7 | 22 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.3, Л1.5, Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.5, Л2.2, Л1.4, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3 |
| 3.5. | Квантовая теория твердых тел | Консультации | 7 | 22 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.3, Л1.5, Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.2, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3, Л2.7 |
| 3.6. | Квантовая теория твердых тел | Сам. работа | 7 | 23 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л2.3, Л1.5, Л2.4, Л1.1, Л1.6, Л2.5, Л2.2, Л1.4, Л1.7, Л2.6, Л1.8, Л1.2, Л1.3, Л2.7 |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| см. Приложение |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| см. Приложение |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| см. Приложение |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Б. П. Демидович | Математические основы квантовой механики [Текст: электронный] : учебное пособие для вузов | Санкт-Петербург : Лань, 2022 | e.lanbook.com |
| Л1.2 | Б. Л. Иоффе, Л. Н. Липатов, В. С. Фадин | Физика элементарных частиц: квантовая хромодинамика в 2 т. Том 2 [Текст : электронный]: учебное пособие для вузов | Москва : Издательство Юрайт, 2023 | urait.ru |
| Л1.3 | Г. А. Бордовский, А. С. Кондратьев, А. Чоудери | Физические основы математического моделирования [Текст: электронный]: учебник и практикум для вузов | Москва : Издательство Юрайт, 2022 | urait.ru |
| Л1.4 | П. В. Елютин, В. Д. Кривченков ; под редакцией Н. Н. Боголюбова | Квантовая механика с задачами [Текст: электронный] : учебное пособие | Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2001 | e.lanbook.com |
| Л1.5 | Е. А. Краснопевцев. | Квантовая механика в приложениях к физике твердого тела [Текст: электронный] : учебное пособие | Новосибирск : НГТУ, 2017 | e.lanbook.com |
| Л1.6 | Л.Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. под редакцией Л. П. Питаевского | Теоретическая физика. Том 3 : Квантовая механика (нерелятивистская теория) [Текст : электронный]: учебное пособие | Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2021 | e.lanbook.com |
| Л1.7 | Ю. И. Тюрин, И. П. Чернов, Ю. Ю. Крючков. | Физика. Квантовая физика [Текст: электронный]: учебник | Томск : ТПУ, 2009 | e.lanbook.com |
| Л1.8 | Б. Л. Иоффе, Л. Н. Липатов, В. С. Фадин | Физика элементарных частиц: квантовая хромодинамика в 2 т. Том 1 [Текст: электронный]: учебное пособие для вузов | Москва : Издательство Юрайт, 2023 | urait.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | И. Г. Попова, А. В. Благин | Физика конденсированного состояния и элементы квантовой механики [Текст: электронный]: учебное пособие | Ростов-на-Дону : Донской ГТУ, 2021 | e.lanbook.com |
| Л2.2 | А. Ш. Агишев, И. П. Шишкина, М. А. Агишева | Основы квантовой механики и ЯМР-спектроскопии [Текст : электронный]: учебное пособие | Казань : КНИТУ, 2013 | e.lanbook.com |
| Л2.3 | С. С. Аплеснин. | Элементы квантовой механики в физике твердого тела [Текст : электронный] : учебное пособие | Красноярск : СибГУ им. академика М. Ф. Решетнёва, 2020 | e.lanbook.com |
| Л2.4 | А. Н. Леденёв. | Физика. Книга 5 : Основы квантовой физики [Текст: электронный]: учебное пособие | Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2005 | e.lanbook.com |
| Л2.5 | В. В. Чернушкин, В. Д. Овсянников | Моделирование задач квантовой механики в среде maxima [Текст : электронный] : учебное пособие | Воронеж : ВГУ, 2016 | e.lanbook.com |
| Л2.6 | В. В. Горлач | Физика: квантовая физика. Лабораторный практикум [Текст : электронный]: учебное пособие для вузов | Москва : Издательство Юрайт, 2022 | urait.ru |
| Л2.7 | М. Ю. Доломатов, Р. З. Бахтизин, М. М. Доломатова | Физико-химия наночастиц [Текст: электронный]: учебное пособие для вузов | Москва : Издательство Юрайт, 2023 | urait.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | portal.edu.asu.ru | |||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| Поисковая система Scopus - http://www.scopus.com/home.url Программа Balls & Sticks - http://www.toycrate.org/bs/index.html Программа Easyspin - http://www.easyspin.org/ Программа Матлаб - www.mathworks.com/ Сайт издателя Elsevier - http://elsevierscience.ru/ Сайт фирмы Брукер - http://www.bruker-biospin.de | ||||