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

Статистическая физика
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра радиофизики и теоретической физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-4-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 42
самостоятельная работа 39
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 20 20 20 20
Практические 22 22 22 22
Сам. работа 39 39 39 39
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):

Рецензент(ы):

Рабочая программа дисциплины
Статистическая физика

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 радиофизики и теоретической физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 9
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., профессор Лагутин Анатолий Алексеевич

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 радиофизики и теоретической физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 9
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Лагутин Анатолий Алексеевич

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Получение знаний о фундаментальных законах статистической физики, физических процессах и явлениях, рассматриваемых в рамках данной дисциаплины. Освоение математического аппарата статистической физики. Освоение методов рассчета флуктуаций физических величин. Применение статистических методов к рассмотрению броуновского движения.

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.О современном состоянии, теоретических работах и результатах экспериментов в данной области исследований.
О перспективных направлениях исследований в области статистической физики.
3.2.Уметь:
3.2.1.Знать принципы получения квантовых и классических функций распределения.
Уметь применять методы статистической физики для рассчета средних значений и флуктуаций физических величин.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.решения задач статистической физики для идеальных и неидеальных статистических систем.
применения методов статистической физики к рассчету средних значений и флуктуаций физических величин.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Микроскопическое задание статистической системы. Основные представления, квантовые и классические функции распределения. Общие методы равновесной статистической механики, канонические распределения.
1.1. Микроскопическое задание статистической системы.Микроскопическое состояние как чистое и смешанное механическое состояния. Классическое описание статистической системы. Функция распределения. Уравнение Лиувилля. Лекции 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
1.2. Микроскопическое задание статистической системы. Практические 7 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1, Л2.2
1.3. Микроскопическое задание статистической системы. Сам. работа 7 6 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
Раздел 2. Микроскопическое задание статистической системы.
2.1. Плотность распределения микросостояний для адиабатически изолированной статистической системы. Микроканоническое распределение. Статистический вес и его связь с термодинамическими характеристиками. Лекции 7 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
2.2. Плотность распределения микросостояний для адиабатически изолированной статистической системы. Микроканоническое распределение. Статистический вес и его связь с термодинамическими характеристиками. Практические 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.3. Плотность распределения микросостояний для адиабатически изолированной статистической системы. Микроканоническое распределение. Статистический вес и его связь с термодинамическими характеристиками. Сам. работа 7 6 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
Раздел 3. Каноническое распределение.
3.1. Функция распределения для системы с фиксированным числом частиц и заданной температурой. Каноническое распределение. Статистическая сумма и ее связь с термодинамическими величинами. Лекции 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
3.2. Функция распределения для системы с фиксированным числом частиц и заданной температурой. Каноническое распределение. Статистическая сумма и ее связь с термодинамическими величинами. Практические 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.3. Функция распределения для системы с фиксированным числом частиц и заданной температурой. Каноническое распределение. Статистическая сумма и ее связь с термодинамическими величинами. Сам. работа 7 8 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
Раздел 4. Системы с переменным внешним параметром
4.1. Системы с переменным внешним параметром. Большая статистическая сумма. Большое каноническое распределение. Критерии применимости классического приближения. Классическое выражение для статистического веса. Статистические интегралы. Лекции 7 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
4.2. Системы с переменным внешним параметром. Большая статистическая сумма. Большое каноническое распределение. Критерии применимости классического приближения. Классическое выражение для статистического веса. Статистические интегралы. Практические 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.3. Системы с переменным внешним параметром. Большая статистическая сумма. Большое каноническое распределение. Критерии применимости классического приближения. Классическое выражение для статистического веса. Статистические интегралы. Сам. работа 7 6 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
Раздел 5. Числа заполнения для систем тождественных частиц. Теория идеальных систем. Статистическая теория неидеальных систем.
5.1. Понятие о числах заполнения. Числа заполнения для систем тождественных частиц. Статистика Ферми–Дирака. Статистика Бозе–Энштейна. Статистика Больцмана. Ферми–газ. Вырожденный и слабо вырожденный Ферми-газ. Электронный газ в металлах. Бозе–газ. Бозе–конденсация. Многоатомные идеальные газы. Лекции 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
5.2. Понятие о числах заполнения. Числа заполнения для систем тождественных частиц. Статистика Ферми–Дирака. Статистика Бозе–Энштейна. Статистика Больцмана. Ферми–газ. Вырожденный и слабо вырожденный Ферми-газ. Электронный газ в металлах. Бозе–газ. Бозе–конденсация. Многоатомные идеальные газы. Практические 7 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
5.3. Понятие о числах заполнения. Числа заполнения для систем тождественных частиц. Статистика Ферми–Дирака. Статистика Бозе–Энштейна. Статистика Больцмана. Ферми–газ. Вырожденный и слабо вырожденный Ферми-газ. Электронный газ в металлах. Бозе–газ. Бозе–конденсация. Многоатомные идеальные газы. Сам. работа 7 6 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
Раздел 6. Статистическое описание неидеальных систем. Флуктуации.
6.1. Статистическое описание неидеальных систем. Корреляционные функции и их связь с макроскопическими параметрами системы. Цепочка уравнений Боголюбова. Флуктуации термодинамических величин. Применение корреляционных функций для расчета флуктуаций. Лекции 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
6.2. Статистическое описание неидеальных систем. Корреляционные функции и их связь с макроскопическими параметрами системы. Цепочка уравнений Боголюбова. Флуктуации термодинамических величин. Применение корреляционных функций для расчета флуктуаций. Практические 7 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
6.3. Статистическое описание неидеальных систем. Корреляционные функции и их связь с макроскопическими параметрами системы. Цепочка уравнений Боголюбова. Флуктуации термодинамических величин. Применение корреляционных функций для расчета флуктуаций. Сам. работа 7 5 ОПК-3 Л1.1, Л3.1, Л2.2
Раздел 7. Броуновское движение.Теория флуктуаций. Броуновское движение и случайные процессы.
7.1. Броуновское движение. Уравнение Смолуховского. Уравнение Фоккера–Планка. Лекции 7 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.2
7.2. Броуновское движение. Уравнение Смолуховского. Уравнение Фоккера–Планка. Практические 7 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1, Л2.2
7.3. Броуновское движение. Уравнение Смолуховского. Уравнение Фоккера–Планка. Сам. работа 7 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
 Микроскопическое задание статистической системы.
 Микроскопическое состояние как чистое механическое состояние: классический и квантовый подходы.
 Микроскопическое состояние как смешанное квантовомеханическое состояние. На-блюдаемые значения динамических величин.
 Фазовый ансамбль статистических систем. Функция распределения частиц системы в фазовом пространстве. Уравнение Лиувилля.
 Микроканоническое распределение Гиббса.
 Каноническое распределение Гиббса.
 Большое каноническое распределение Гиббса.
 Переход к классическому описанию статистической системы.
 Числа заполнения.
 Статистика Ферми-Дирака.
 Статистика Бозе-Эйнштейна.
 Статистика Больцмана.
 Вырожденный ферми-газ.
 Слабо вырожденный ферми-газ.
 Идеальные многоатомные газы: модель системы, учет вращений, учет колебаний.
 Общие положения теории неидеальных систем.
 Корреляционные функции.
 Условия ослабления корреляций.
 Связь корреляционных функций с характеристиками системы.
 Цепочка уравнений Боголюбова для равновесных корреляционных функций.
 Вириальное разложение.
 Флуктуации макроскопических величин и их связь с корреляционными функциями.
 Цепочка уравнений Боголюбова для неравновесной статистической системы.
 Уравнение Власова.
 Уравнение Больцмана.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств
см. приложение
Приложения
Приложение 1.   ФОС_Стат_физика.doc

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 М. А. Леонтович Введение в термодинамику. Статистическая физика: [учеб. пособие] СПб.: Лань, 2008 http://bwbooks.net/index.php?id1=4&category=fizika&author=leontovich-ma&book=1983
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Кондратьев А.С., Райгородский П.А. Задачи по термодинамике, статистической физике и кинетической теории: учебная литература "Физматлит", 2007
Л2.2 Квасников, Иридий Александрович Термодинамика и статистическая физика: учеб. пособие для вузов М. : [Едиториал] , 2002
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 Абраимов С.Г. Статистическая физика сложных систем: от фракталов до скейлинг-поведения: учеб. пособ. М: Изд-во Либроком, 2012
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Статистическая физика https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=7051
6.3. Перечень программного обеспечения
6.4. Перечень информационных справочных систем

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