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

Физика твердого тела
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-3-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 42
самостоятельная работа 39
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 8

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (8) Итого
Недель 5,5
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Практические 24 24 24 24
Сам. работа 39 39 39 39
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 108 108 108 108

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
Физика твердого тела

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.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. 2. Формирование у студентов вводных знаний по основным разделам физики твердого тела. 3. Подготовку учителя по некоторым разделам физики средней школы, а также для руководства кружковой работой и проведения факультативных занятий.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.06

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
ПК-2: способностью проводить научные исследования в избранной области экспериментальных и (или) теоретических физических исследований с помощью современной приборной базы (в том числе сложного физического оборудования) и информационных технологий с учетом отечественного и зарубежного опыта
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 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.2. Введение. Типы межатомных связей Практические 8 2 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.3. Введение. Типы межатомных связей Сам. работа 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.4. Симметрия кристаллов Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.5. Симметрия кристаллов Практические 8 2 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.6. Симметрия кристаллов Сам. работа 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.7. Рентгеновский структурный анализ Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.8. Рентгеновский структурный анализ Практические 8 2 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.9. Рентгеновский структурный анализ Сам. работа 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.10. Методы определения кристаллических структур Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.11. Методы определения кристаллических структур Практические 8 2 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.12. Методы определения кристаллических структур Сам. работа 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.13. Тепловые свойства твердых тел Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.14. Тепловые свойства твердых тел Практические 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.15. Тепловые свойства твердых тел Сам. работа 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.16. Элементы зонной теории твердых тел Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.17. Элементы зонной теории твердых тел Практические 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.18. Элементы зонной теории твердых тел Сам. работа 8 5 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.19. Электропроводность металлов Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.20. Электропроводность металлов Практические 8 2 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.21. Электропроводность металлов Сам. работа 8 6 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.22. Дефекты в кристаллах Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.23. Дефекты в кристаллах Практические 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.24. Дефекты в кристаллах Сам. работа 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.25. Магнитные свойства твердых тел Лекции 8 2 ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.26. Магнитные свойства твердых тел Практические 8 2 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3
1.27. Магнитные свойства твердых тел Сам. работа 8 4 ПК-1, ПК-2 Л1.1, Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
1. Кристаллические и аморфные тела.
2. Ковалентная связь.
3. Ван-дер-Ваальсово взаимодействие.
. 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 (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. Твердые 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
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 Стрекалов Ю.А., Тенякова Н.А. Физика твердого тела [Электронный ресурс]: учебное пособие М.:РИОР, 2012 http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=363421
Л1.2 Епифанов И.Г. Физика твердого тела [Электронный ресурс] : учебное пособие СПб.:Лань, 2011 https://e.lanbook.com/reader/book/2023/#2
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Корнилович А.А., Ознобихин В.И., Суханов И.И., Холявко В.Н. Физика твердого тела [Электронный ресурс]: учебное пособие Новосибирск: НГТУ, 2012 http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=556765
Л2.2 Гуртов В. А. , Осауленко Р. Н. Физика твердого тела для инженеров [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Техносфера, 2012 http://biblioclub.ru/index.php?page=book_red&id=233466&sr=1
Л2.3 Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2009 https://e.lanbook.com/book/2173
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Физика твердого тела https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=6820
6.3. Перечень программного обеспечения
MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint
Adobe Photoshop
WinRAR, WinZIP
Far Manager, Total Commander
Internet Explorer, Google Chrome
Microsoft Windows
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
http://physics.ru/courses/op25part1/content/content.html#.V80iwVuLTcs Открытая физика (часть I) Открытая физика (часть I)
http://physics.ru/courses/op25part2/content/content.html#.V80jOVuLTcs Открытая физика (часть II)
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

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

см. приложение (ФОС)