МИНОБРНАУКИ РОССИИ

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

Основы физики твердого тела

рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедрой	Кафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки	03.06.01. Физика и астрономия
Направленность	Физика конденсированного состояния вещества
Форма обучения	Очная
Общая трудоемкость	3 ЗЕТ
Учебный план	03_06_01_Физика и астрономия_Физ_конд-1-2020

Часов по учебному плану	108
в том числе:
аудиторные занятия	24
самостоятельная работа	57
контроль	27

Виды контроля по семестрам
экзамены:	4

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр)	2 (4)		Итого
Недель	18		Итого
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД
Лекции	12	12	12	12
Практические	12	12	12	12
Сам. работа	57	57	57	57
Часы на контроль	27	27	27	27
Итого	108	108	108	108

Программу составил(и):
д-р физ.-мат. наук, зав.кафедрой, В.А. Плотников

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

Рабочая программа дисциплины
Основы физики твердого тела

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.06.01 ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ (уровень подготовки кадров высшей квалификации). (приказ Минобрнауки России от 30.07.2014г. № 867)

составлена на основании учебного плана:
03.06.01 Физика и астрономия
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
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 Плотников Владимир Александрович

1. Цели освоения дисциплины

1.1.	Ознакомление со структурой и основами современной физики твердого тела, включающих общие представления о строении кристаллов и аморфных веществ, методах исследования структуры и различных физических свойств твердых тел. Формирование у студентов вводных знаний по основным разделам физики твердого тела. Подготовку учителя по некоторым разделам физики средней школы, а также для руко- водства кружковой работой и проведения факультативных занятий.

1.1.

Ознакомление со структурой и основами современной физики твердого тела, включающих общие представления о строении кристаллов и аморфных веществ, методах исследования структуры и различных физических свойств твердых тел.
Формирование у студентов вводных знаний по основным разделам физики твердого тела.
Подготовку учителя по некоторым разделам физики средней школы, а также для руко- водства кружковой работой и проведения факультативных занятий.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-3	cпособность демонстрировать системное понимание в профессиональной области и получать научные результаты, удовлетворяющие установленным требованиям к содержанию диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук по направленности Физика конденсированного состояния
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	основные физические величины, знать их определение, смысл, способы и единицы их измерения
3.2.	Уметь:
3.2.1.	работать с современными приборами и оборудованием физической лаборатории
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	различными методиками физических измерений и обработки экспериментальных данных

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Семестр	Часов	Компетенции	Литература
Раздел 1.
1.1.	Введение. Типы межатомных связей	Лекции	4	1	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.2.	Симметрия кристаллов	Практические	4	0	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.3.	Симметрия кристаллов	Лекции	4	1	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.4.	Рентгеновский структурный анализ	Лекции	4	1	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.5.	Рентгеновский структурный анализ	Практические	4	0	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.6.	Методы определения кристаллических структур	Лекции	4	1	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.7.	Элементы зонной теории твердых тел	Лекции	4	1	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.8.	Элементы зонной теории твердых тел	Практические	4	3	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.9.	Тепловые свойства твердых тел	Лекции	4	2	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.10.	Тепловые свойства твердых тел	Практические	4	3	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.11.	Электропроводность металлов	Лекции	4	2	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.12.	Электропроводность металлов	Практические	4	3	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.13.	Дефекты в кристаллах	Лекции	4	2	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.14.	Дефекты в кристаллах	Практические	4	3	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.15.	Магнитные свойства твердых тел	Лекции	4	1	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.16.	Введение. Типы межатомных связей	Сам. работа	4	7	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.17.	Симметрия кристаллов	Сам. работа	4	7	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.18.	Рентгеновский структурный анализ	Сам. работа	4	7	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.19.	Методы определения кристаллических структур	Сам. работа	4	6	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.20.	Элементы зонной теории твердых тел	Сам. работа	4	6	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.21.	Тепловые свойства твердых тел	Сам. работа	4	6	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.22.	Электропроводность металлов	Сам. работа	4	6	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.23.	Дефекты в кристаллах	Сам. работа	4	6	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1
1.24.	Магнитные свойства твердых тел	Сам. работа	4	6	ПК-3	Л1.3, Л1.2, Л2.2, Л1.1, Л2.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

1. Кристаллические и аморфные тела.
2. Ковалентная связь.
3. Ван-дер-Ваальсово взаимодействие.
4. Ионная связь. Постоянная Маделунга.
5. Водородная и металлическая связи.
6. Операции точечной симметрии (центр инверсии, плоскость симметрии).
7. Операции точечной симметрии (поворотные и инверсионные оси).
8. Взаимодействие операций симметрии. 32 класса точечной симметрии.
9. Решетка трансляций кристаллов. 14 типов решеток Бравэ.
10. Операции пространственной симметрии. 230 пространственных групп симметрии.
11. Основы теории дифракции рентгеновского излучения на кристалле.
12. Условия Лауэ.
13. Понятие обратной решетки.
14. Методы Лауэ и вращения.
15. Рентгенография поликристаллов.
16. Продольные волны в одномерном одноатомном кристалле.
17. Фононная модель тепловых колебаний. Температура Дебая.
18. Тепловое расширение и теплопроводность твердых тел.
19. Теплоемкость твердых тел.
20. Фазовая проблема РСА.
21. Прямые методы расшифровки кристаллических структур.
22. Паттерсоновские методы расшифровки кристаллических структур.
23. Принцип плотной упаковки. Плотнейшие упаковки шаров.
24. Метод дискретного моделирования упаковок молекул в кристаллах.
25. Энергетические зоны кристалла.
26. Образование энергетических зон в упрощенной модели кристалла.
27. Зонная теория проводимости (проводники и диэлектрики)
28. Зонная теория проводимости (полупроводники)
29. Классическая электронная теория проводимости металлов.
30. Квантовая статистика электронов проводимости.
31. Сверхпроводимость.
32. Диамагнетизм и парамагнетизм.
33. Ферромагнетизм.
34. Кристаллические и аморфные тела.

5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)

1. Дифракция в кристаллах.
2. Основные формулы кристаллографии для кубических кристаллов.
3. Кристаллические структуры.
4. Вакансии и междоузельные атомы.
5. Твёрдые растворы.
6. Диффузия
7. Кристаллография пластической деформации
8. Дислокации.
9. Диаграммы состояния двойных металлических сплавов.
10. Разрушение материалов и испытания на ударную вязкость.
11. Основные типы связей в твердых телах
12. Динамика решетки.
13. Тепловые свойства твердых тел.
14. Электроны в металлах. Свободный электронный газ Ферми.
15. Зонная теория твердых тел. Электрические свойства твердых тел.
16. Магнитные свойства твердых тел.

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации

см. приложение (ФОС)

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л1.1	Гуртов В. А. , Осауленко Р. Н.	Физика твердого тела для инженеров [Электронный ресурс]: учебное пособие	М.: Техносфера, 2012	biblioclub.ru
Л1.2	Корнилович А.А., Ознобихин В.И., Суханов И.И., Холявко В.Н.	Физика твердого тела [Электронный ресурс]: учебное пособие	Новосибирск: НГТУ, 2012	biblioclub.ru
Л1.3	Стрекалов Ю.А., Тенякова Н.А.	Физика твердого тела [Электронный ресурс]: учебное пособие	М.:РИОР, 2012	znanium.com
6.1.2. Дополнительная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л2.1	Кудреватых Н.В., Волегов А.С.	Физика металлов. Редкоземельные металлы и их соединения [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов	М. : Юрайт, 2018	biblio-online.ru
Л2.2	Епифанов И.Г.	Физика твердого тела [Электронный ресурс] : учебное пособие	СПб.:Лань, 2011	e.lanbook.com
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
	Название		Эл. адрес
Э1	Основы физики твердого тела		portal.edu.asu.ru
Э2	http://znanium.com
Э3	https://biblio-online.ru
Э4	http://e.lanbook.com
Э5	http://biblioclub.ru/index.php?page=main_ub_red
Э6	http://www.e-library.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint Adobe Photoshop WinRAR, WinZIP Far Manager, Total Commander Internet Explorer, Google Chrome CourseLab 2.7 Microsoft Windows AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ». www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана. www.intuit.ru/ Образовательный сайт www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы Открытая физика (часть I) http://physics.ru/courses/op25part1/content/content.html#.V80iwVuLTcs Открытая физика (часть II) http://physics.ru/courses/op25part2/content/content.html#.V80jOVuLTcs

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)
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

см. приложение (ФОС)