Кафедра магнетизма

Часть 1. Общая физика и теоретическая физика.

Механика

1.   Кинематика материальной точки
2.   Динамика материальной точки. Законы Ньютона.
3.   Динамика системы материальных точек. Законы сохранения.
4.   Движение в центрально-симметричном поле. Законы Кеплера.
5.   Функция Лагранжа и уравнения Лагранжа системы материальных точек. Интегралы движения.
6.   Динамика абсолютно твердого тела. Тензор инерции.Уравнения Эйлера.
7.   Движение относительно неинерциальных систем отсчета.
8.   Вариационный принцип Гамильтона.
9.   Колебания систем с одной и многими степенями свободы. Свободные и вынужденные колебания.
10.   Канонические уравнения Гамильтона. Скобки Пуассона.
11.   Уравнения Гамильтона - Якоби.
12.   Деформации и напряжения в твердых телах. Модули Юнга, сдвига. Коэффициент Пуассона.
13.   Механика жидкостей и газов. Течение идеальной жидкости. Уравнение Эйлера.
14.   Течение вязкой жидкости. Уравнение Навье - Стокса. Число Рейнольдса.
15.   Волны в сплошной среде. Характеристики акустических волн.

Литература

1.   Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., Высшая школа, 1986.
2.   Ольховский И.И. Курс теоретической механики для физиков. М., Изд-во МГУ, 1978.
3.   Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М., Наука, 1988.
4.   Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М., Наука, 1988.
5.   Петкевич В.В. Теоретическая механика. М., Наука, 1981.

Молекулярная физика и статистическая механика

1.   Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Температура.
2.   Первое начало термодинамики. Циклические процессы
3.   Второе начало термодинамики.
4.   Энтропия термодинамической системы. Термодинамические потенциалы.
5.   Взаимодействие молекул. Идеальный газ. Основные газовые законы.
6.   Распределение молекул газа по скоростям. Идеальный газ во внешнем потенциальном поле.
7.   Канонические распределения.
8.   Идеальные бозе- и ферми - газы. Равновесное излучение.
9.   Теплоемкость твердых тел. Модели Дебая и Эйнштейна.
10.   Теория флуктуации. Броуновское движение.
11.   Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
12.   Жидкости. Поверхностные явления.
13.   Твердые тела. Кристаллы. Симметрия кристаллов.
14.   Фазовые переходы первого и второго рода. Условия устойчивости и равновесия.
15.   Явления переноса.
16.   Кинетическое уравнение Больцмана. Понятие об Н-теореме.
17.   Плазменное состояние вещества. Уравнение Власова. Понятие о самосогласованном поле.

Литература

1.   Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. М., Наука, 1976.
2.   Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.2. М., Наука, 1990.
3.   Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М., Высшая школа, 1987.
4.   Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория равновесных систем. М., Изд-во МГУ, 1991.
5.   Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных систем. М., Изд-во МГУ, 1987.
6.   Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика, ч.1. М., Наука, 1976.

Электродинамика и оптика

1.   Электростатическое поле. Закон Кулона. Теорема Гаусса. Мультипольное разложение потенциала.
2.   Статическое магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Электромагнитная индукция.
3.   Уравнение Максвелла в вакууме. Скалярный и векторный потенциалы. Калибровочная инвариантность.
4.   Энергия электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга.
5.   Излучение электромагнитных волн в электрическом дипольном приближении. Радиационное трение.
6.   Уравнения Максвелла в среде. Материальные уравнения. Комплексная диэлектрическая проницаемость и показатель преломления, их пространственная и временная дисперсия.
7.   Диэлектрики, магнетики, проводники, сверхпроводники и их электромагнитные свойства.
8.   Квазистационарное приближение. Скин-эффект.
9.   Основы специальной теории относительности. Преобразования Лоренца.
10.   Эффект Черенкова. Циклотронное и синхротронное излучение. Рассеяние электромагнитных волн на свободных электронах. Лазеры на свободных электронах.
11.   Интерференция света. Временная и пространственная когерентность. Интерферометры.
12.   Дифракция света. Приближения Френеля и Фраунгофера. Спектральные приборы.
13.   Излучение света атомами и молекулами. Ширина линии излучения. Спонтанные и вынужденные переходы. Лазеры.
14.   Дисперсия и поглощение света. Отражение и преломление на границах двух сред. Рассеяние света. Формула Рэлея.
15.   Взаимодействие света и вещества. Законы фотоэффекта. Закон Стефана- Больцмана.
16.   Нелинейные оптические явления. Генерация гармоник, самофокусировка света.

Литература

1.   Александров А.Ф., Рухадзе А.А. Основы электродинамики плазмы. Изд.2. М.: Высшая школа, 1988.
2.   Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. М., Изд-во МГУ, 1998.
3.   Денисов В.И. Введение в электродинамику материальных сред. М., Изд-во МГУ, 1989.
4.   Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М., Наука, 1973.
5.   Ландсберг Г.С. Оптика. М., 1976.
6.   Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., Наука, 1976.
7.   Белов М.М., Румянцев В.В., Топтыгин И.Н. Классическая электродинамика. М., Наука, 1985.
8.   Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М., Наука, 1982.
9.   Угаров В.А. Специальная теория относительности. М., Наука, 1969.

Атомная физика и квантовая механика

1.   Экспериментальные факты, лежащие в основе квантовой теории. Волновые и корпускулярные свойства материи.
2.   Атом водорода по Бору.
3.   Основные постулаты квантовой механики. Чистые и смешанные состояния квантовомеханической системы. Волновая функция, матрица плотности.
4.   Принцип неопределенности.
5.   Описание эволюции квантовомеханических систем. Уравнения Гейзенберга и Шредингера. Стационарные состояния.
6.   Линейный квантовый гармонический осциллятор. Энергии и волновые функции стационарных состояний.
7.   Прохождение частиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект.
8.   Движение частиц в периодическом потенциале.
9.   Угловой момент. Сложение моментов.
10.   Движение в центральном поле. Атом водорода: волновые функции и уровни энергии.
11.   Стационарная теория возмущений в отсутствие и при наличии вырождения. Эффекты Зеемана и Штарка.
12.   Уравнение Дирака. Квазирелятивистское приближение. Спин-орбитальное взаимодействие. Тонкая структура спектра атома водорода.
13.   Системы тождественных частиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули.
14.   Многоэлектронный атом. Приближение самосогласованного поля. Электронная конфигурация. Терм. Тонкая структура терма. Приближение Ь8 и ^-связей. Правила Хунда.
15.   Нестационарная теория возмущений. Золотое правило Ферми.
16.   Вторичное квантование свободного электромагнитного поля. Взаимодействие атома с квантованным полем излучения.
17.   Теория упругого рассеяния. Борновское приближение. Парциальное разложение амплитуды рассеяния.
18.   Основы физики молекул. Адиабатическое приближение. Термы двухатомной молекулы. Типы химической связи.

Литература

1.   Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. М, Физматгиз, 1974.
2.   Давыдов А.С. Квантовая механика. М., Физматгиз, 1973.
3.   Соколов А.А., Тернов И.М., Жуковский В.Ч. Квантовая механика. М., Наука, 1979.
4.   Соколов А.А., Тернов И.М. Квантовая механика и атомная физика. М., Просвещение, 1970.
5.   Елютин П.В., Кривченков В.Д. Квантовая механика. М., Наука, 1976.
6.   Шпольский Э.В. Атомная физика, т. 1,2. М., Наука, 1974.
7.   Сивухин Д.В. Курс общей физики, т.5, часть 1. М., Наука, 1988.

Физика атомного ядра и частиц

1.   Основные характеристики атомных ядер. Квантовые характеристики ядерных состояний.
2.   Радиоактивность.
3.   Деление и синтез ядер. Ядерная энергия. Реакторы.
4.   Модели атомных ядер.
5.   Гамма-излучение ядер.Эффект Мессбауэра.
6.   Механизмы ядерных реакций.
7.   Ядерные силы и их свойства.
8.   Частицы и взаимодействия. Взаимодействие как обмен квантами калибровочного поля (калибровочными бозонами). Фундаментальные частицы - лептоны и кварки. Античастицы.
9.   Электромагнитное взаимодействие.
10.   Сильное взаимодействие. Кварковая структура адронов. Цветовой заряд кварков. Глюоны.
11.   Слабое взаимодействие и процессы, им обусловленные. Слабые распады кварков и лептонов. Нейтрино.
12.   Симметрии и законы сохранения. Объединение взаимодействий.
13.   Нуклеосинтез во Вселенной. Ядерные реакции в звездах. Космические лучи и их основные характеристики.
14.   Взаимодействие частиц и излучений с веществом.
15.   Принципы и методы ускорения заряженных частиц.
16.   Методы детектирования частиц.

Литература.

1.   Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика, т. 1,2. М., Энергоатомиздат, 1993.
2.   Субатомная физика. Вопросы, задачи, факты.(учебное пособие под ред. Ишханова Б.С.). М., Изд-во МГУ, 1994.
3.   Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц. М., Изд-во МГУ, 2000.
4.   Ракобольская И.В. Ядерная физика. М., Изд-во МГУ, 1981.
5.   Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. М., Мир, 1979.

Часть 2. Физика конденсированного состояния вещества

1.   Электронная конфигурация внешних оболочек атомов. Формирование кристаллической структуры из изолированных атомов. Типы связи в твердых телах.
2.   Симметрия кристаллов. Базис и кристаллическая структура. Элементарная ячейка. Решетка Браве.
3.   Теорема Блоха. Понятие квазиимпульса. Зона Бриллюэна.
4.   Формирование зонного спектра. Эффективная масса. Энергия Ферми и поверхность Ферми.
5.   Движение электрона во внешнем магнитном поле. Плотность состояний. Уровни Ландау. Квантовые осцилляционные эффекты.
6.   Колебания атомов в кристаллической решетке. Температура Дебая. Акустические и оптические фононы.
7.   Теплоемкость решетки. Модель Эйнштейна и модель Дебая. Электронная теплоемкость.
8.   Теплопроводность твердых тел. Закон Видемана-Франца.
9.   Оптические свойства твердых тел. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Связь между поглощением и преломлением света. Соотношение Крамерса- Кронига.
10.   Спектры поглощения, отражения, люминесценции. Край собственного поглощения. Плазменная частота.
11.   Комбинационное и бриллюэновское рассеяние.
12.   Электронный парамагнитный резонанс. Спектры ЭПР. Время релаксации.
13.   Ядерный магнитный резонанс и ядерный квадрупольный резонанс.
14.   Методы исследования структуры твердых тел. Рентгеновская дифракция. Дифракция электронов. Дифракция нейтронов.
15.   Методы исследования поверхности твердых тел. Электронная микроскопия. Оже- спектроскопия. Дифракция электронов. Сканирующая туннельная микроскопия. Атомно-силовая микроскопия.
16.   Мессбауэровская спектроскопия твердых тел. Влияние локального окружения на мессбауэровские спектры.
17.   Методы выращивания объемных монокристаллов из жидкой и газовой фаз.
18.   Методы выращивания эпитаксиальных пленок. Эпитаксия из жидкой и газовой фазы, металлоорганическая эпитаксия, молекулярно-лучевая эпитаксия.
19.   Методы определения структурного совершенства и химического состава объемных кристаллов и пленок.
20.   Полупроводники. Статистика носителей заряда в полупроводниках. Электроны и дырки. Полупроводники с прямой и непрямой щелью. Оптическая и термическая активация.
21.   Легирование полупроводников. Доноры и акцепторы. Мелкие и глубокие примеси.
22.   Поверхностные состояния и поверхностные зоны. Искривление зон у поверхности. Поверхностная рекомбинация. Эффект поля.
23.   Размерное квантование. Двумерные, одномерные и нуль-мерные полупроводниковые структуры. Контра- и ковариантные композиционные сверхрешетки, легированные сверхрешетки.
24.   Электрические и гальваномагнитные явления в двумерных структурах. Квантовый эффект Холла.
25.   Магнитные свойства веществ. Диамагнетизм и парамагнетизм. Гиромагнитное отношение. Закон Кюри и закон Кюри-Вейсса. Парамагнетизм Паули и диамагнетизм Ландау.
26.   Понятие об обменном взаимодействии. Обменный интеграл. Ферромагнетизм. Магнитные домены. Магноны. Антиферромагнетизм.
27.   Сверхпроводимость. Эффект Мейсснера. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Вихри Абрикосова. Критический ток.
28.   Туннельные эффекты в сверхпроводниках. Эффект Джозефсона. Принцип действия СКВИДов.
29.   Основные идеи теории Бардина-Купера-Шриффера. Электронные пары. Теория Гинзбурга-Ландау.
30.   Неупорядоченные среды. Ближний и дальний порядок. Сильно легированные полупроводники. Прыжковая проводимость. Закон Мотта. Щель подвижности.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.   Дж.Займан "Принципы теории твердого тела". Изд-во "Мир", Москва, 1974.
2.   П.В.Павлов, А.Ф.Хохлов "Физика твердого тела". Изд-во "Высшая школа", Москва, 2000.
3.   Н.Ашкрофт, Н.Мермин "Физика твердого тела". Изд-во "Мир", Москва, 1979.
4.   В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г.Калашников "Физика полупроводников". Изд-во "Наука", Москва, 1979.гг,
5.   Н.Б.Брандт, С.М.Чудинов "Энергетические спектры электронов и фононов". Изд- во Московского университета, Москва, 1980.
6.   В.В.Шмидт "Введение в физику сверхпроводимости". МЦ НМО, Москва, 2000.
7.   Н.Б.Брандт, С.М,Чудинов "Экспериментальные методы исследования энергетических спектров электронов и фононов в металлах". Изд-во Московского университета, Москва, 1983.