МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Кристаллография
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-3-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 54
самостоятельная работа 63
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Практические 36 36 36 36
Сам. работа 63 63 63 63
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
д-р физ.-мат. наук, доцент, Макаров Сергей Викторович

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Рудер Давыд Давыдович

Рабочая программа дисциплины
Кристаллография

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 07.08.2014г. №937)

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников Владимир Александрович

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников Владимир Александрович

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Кристаллография относится к числу дисциплин, в которой излагаются как теоретические, так и прикладные вопросы физики твердого тела, связанные с рассмотрением методов кристаллографического индицирования кристаллов, элементов симметрии кристаллических многогранников и их изображений с помощью проекций, элементов кристаллофизического анализа. Знание этих основ позволит современному специалисту по физике твердого тела анализировать структуру и свойства различных веществ с целью их применения в промышленности.
Целью освоения дисциплины является обучение студентов практическим навыкам работы с кристаллами, овладению приемами грамотного описания внешней формы кристалла, необходимого как для правильной интерпретации результатов самостоятельной научной работы, так и для понимания специальной литературы.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-3: способностью использовать базовые теоретические знания фундаментальных разделов общей и теоретической физики для решения профессиональных задач
ПК-1: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основные законы кристаллографии,
принципы построения кристаллографических проекций,
элементы симметрии кристаллических многогранников и структур,
принципы классификации кристаллов по кристаллографическим системам, категориям и сингониям,
основные расчетные формулы кристаллографии,
основные принципы роста кристаллов,
основные системы и символики описания точечных и пространственных групп кристаллов,
основные типы дефектов в реальных кристаллах.
3.2.Уметь:
3.2.1.описать особенности симметрии различных точечных и пространственных кристаллографических классов и групп,
пользоваться моделью обратной решетки,
объяснять влияние вида симметрии на возможность возникновения физических свойств,
использовать теорию дефектов для описания различных физических явлений в реальных кристаллах,
применять полученные знания и навыки при освоении профильных дисциплин, а также в практической и профессиональной деятельности.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.анализа информационных источников, в т.ч. Интернет-ресурсов;
- элементарных навыков в постановке эксперимента и исследованиях;
- разделения научного и ненаучного знания;
- работы с соответствующими приборами и оборудованием для
экспериментальных исследований конденсированного состояния;
- самостоятельного решения поставленной проблемы;

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Введение. Место кристаллографии среди естественных наук. Кристалл, как объект исследования. Кристалл как геометрическое тело
1.1. Элементы симметрии. Элементы симметрии многогранников (континуума) Лекции 7 2 ОПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1
1.2. Определяющие элементы симметрии Практические 7 6 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
1.3. Правила установки кристалла Сам. работа 7 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
Раздел 2. Геометрическая кристаллография. Действие сложных осей симметрии. Теоремы взаимодействия элементов. Вывод классов симметрии
2.1. Символика Бравэ. Символика Шенфлиса, ее преимущества Лекции 7 2 ОПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1
2.2. Облик и габитус кристалла. Классы симметрии и простые формы высшей категории Практические 7 6 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
2.3. Международная символика, ее преимущества Сам. работа 7 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
Раздел 3. Графическое изображение кристаллов. Кристаллический комплекс. Полярный кристаллический комплекс. Линейные, сферичееские, гномосферические проекции. Стереографическая и гномографическая проекции. Свойства проекций. Гномографическая проекция. Построение гномографической проекции основных граней кубического кристалла. Сферические координаты и построение сетки Вульфа. Решение кристаллографических задач с помощью сетки Вульфа.
3.1. Лекции 7 2 ОПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1
3.2. Практические 7 6 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
3.3. Сам. работа 7 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
Раздел 4. Элементы кристаллофизики. Атомные и ионные радиусы. Определение атомных и ионных радиусов. Координационное число и координационный многогранник. Число атомов в ячейке
4.1. Определение стехиометрической формулы вещества. Типы связи в структурах. Пределы устойчивости кристаллических структур Лекции 7 3 ОПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1
4.2. Плотнейшие упаковки частиц в структурах. Пустоты плотнейших упаковок. Многослойные упаковки. Способы обозначения плотнейших шаровых упаковок Практические 7 9 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
4.3. Основные структурные типы кристаллов (меди, магния, вольфрама, графита и др.) . Структурные типы бинарных соединений типа АВ, А2В, АВ2 и др. Политипия. Изоморфизм Сам. работа 7 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
Раздел 5. Симметрия кристаллов. Понятие о симметрии кристаллов. Элементы симметрии кристаллических многогранников: центр симметрии, плоскость симметрии, ось симметрии
5.1. Элементы симметрии кубического кристалла. Инверсионные оси симметрии. Зеркально – поворотные оси симметрии Лекции 7 3 ОПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1
5.2. Дополнительные элементы симметрии: винтовые оси, плоскость скользящего отражения Лекции 7 3 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
5.3. Классы симметрии. Общие определения и системы обозначений. Запись и обозначение форм симметрии кристаллов для семи сингоний. Пространственные группы кристаллов. Запись пространственной группы Сам. работа 7 13 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
Раздел 6. Дифракция в кристаллах. Микроскопическое изображение кристалла. Классификация дифракционных методов исследования кристаллов по виду использованного излучения. Формула Вульфа-Брегга дифракции рентгеновских лучей на кристалле
6.1. Условия (уравнения) Лауэ дифракции рентгеновских лучей на кристалле. Эквивалентность условия дифракции Вульфа-Брэгга и Лауэ. Правила отбора Лекции 7 3 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
6.2. Построение (сфера) Эвальда Практические 7 9 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1
6.3. Экспериментальные (дифракционные) методы исследования структуры кристаллов: метод Лауэ, метод вращающегося кристалла, порошковый метод (метод Дебая-Шеррера). Зоны Бриллюэна Сам. работа 7 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
см. приложение (ФОС)
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
см. приложение (ФОС)
5.3. Фонд оценочных средств
см. приложение (ФОС)
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 А.Г. Четверикова Кристаллография [Электронный ресурс]: учебное пособие Оренбург : Оренбургский государственный университет, 2012 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=260745
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Бойко С.В. Кристаллография и минералогия. Основные понятия [Электронный ресурс]: учебное пособие Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2015 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=435663
Л2.2 В.И. Аникина, А.С. Сапарова Основы кристаллографии и дефекты кристаллического строения [Электронный ресурс]: практикум Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2011 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=229366
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Национальная электронная библиотека www.nns.ru
Э2 Российская государственная библиотека. www.rsl.ru
Э3 Кристаллография https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=6861
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Windows7
Microsoft Office 2010
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
Научная электронная библиотека: www.elibrary.ru
Научная библиотека ВолГУ: http://lib.volsu.ru
Американский институт физики (AIP) http://scitation.aip.org/
Информационные системы
SPIE Digital Library: http://spiedigitallibrary.org/

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов кристаллографии для широкого спектра задач в различных областях.
Для эффективного изучения теоретической части дисциплины Кристаллографии необходимо:
- построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала;
- систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям;
- усвоить содержание ключевых понятий;
- плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам.
Для эффективного изучения практической части дисциплины «Кристаллографии» рекомендуется:
- систематически выполнять подготовку к практическим занятиям по предложенным преподавателем тема и методическим указаниям ;
- своевременно выполнять практические задания.
- своевременно и систематически защищать результаты своих исследований.