МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

на направление 03.04.02. «Физика»

магистерская программа:

«Физика конденсированного состояния»

Иркутск 2014

Программа предназначена для лиц, поступающих на направление 03.04.02 «Физика» магистратуры ИГУ. Программа содержит описание процедуры проведения вступительного испытания, критерии его оценки, перечень тем и вопросов для подготовки, список рекомендованной литературы.

Пояснительная записка Программа предназначена для подготовки к вступительному испытанию для поступающих в магистратуру физического факультета Иркутского государственного университета по направлению 03.04. «Физика» (магистерская программа «Физика конденсированного состояния вещества»).

Поступление в магистратуру ИГУ по направлению 03.04. «Физика» проводится на конкурсной основе по результатам вступительного испытания в форме устного экзамена.

Вступительные испытания для поступающих в магистратуру проводятся в объеме Государственного экзамена по физике для бакалавров и по дополнительным вопросам программы бакалавриата, соответствующим выбранной программе магистерской подготовки.

Программа вступительных испытаний составляются на основе Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования бакалавриата по направлению 03.04. «Физика» и позволяет оценить качество знаний, необходимых для освоения программы подготовки магистра по избранному направлению.

Программа включает ключевые вопросы по базовым дисциплинам общепрофессионального цикла, предусмотренным образовательным стандартом. К основным требованиям, предъявляемым к знаниям и умениям поступающих, относятся наличие у них личностных качеств, которые позволят им осуществлять следующие виды профессиональной деятельности: научно - исследовательская, научно -инновационная, организационно-управленческая и просветительская, а также сформированных общекультурных (универсальных) и профессиональных (общепрофессиональных, научноисследовательских, научно-инновационных, организационноуправленческих, педагогических и просветительских) компетенций.

Кроме того, для успешного освоения данной образовательной программы подготовки магистра абитуриент должен обладать соответствующими компетенциями в области физики, математики, и информатики в объёме государственных образовательных стандартов.

При проведении экзамена используется 100 - бальная система оценивания. Экзамен считается успешно сданным, если абитуриент набрал 60 и более баллов. За каждый правильный ответ на вопрос билета абитуриенту начисляется 25 баллов.

Содержание билетов разработано кафедрой «Общей физики» и утверждается заведующей. Программа вступительного испытания доводится до сведения претендентов ответственным секретарем отборочной комиссии физического факультета после подачи ими заявления. Билеты предоставляются претендентам непосредственно перед проведением экзамена. Результаты экзамена представляются в отборочную комиссию в день проведения испытания.

Содержание программы вступительного экзамена по Физике конденсированного состояния:

1. Электронная структура атомов. Химическая связь и валентность.

Типы сил связи в конденсированном состоянии: ван-дер-ваальсова связь, ионная связь, ковалентная связь, металлическая связь.

2. Примеры кристаллических структур, отвечающих плотным упаковкам шаров: простая кубическая, ОЦК, ГЦК, ГПУ.

3. Кристаллические и аморфные твердые тела. Трансляционная инвариантность. Базис и кристаллическая структура.

Элементарная ячейка. Ячейка Вигнера – Зейтца. Решетка Браве.

Обозначения узлов, направлений и плоскостей в кристалле.

Обратная решетка, ее свойства. Зона Бриллюэна.

4. Элементы симметрии кристаллов: повороты, отражения, инверсия, инверсионные повороты, трансляции. Операции (преобразования) симметрии.

5. Пространственные и точечные группы (кристаллические классы).

Классификация решеток Браве.

6. Точечные дефекты, их образование и диффузия. Вакансии и межузельные атомы. Дефекты Френкеля и Шоттки.

7. Линейные дефекты. Краевые и винтовые дислокации. Роль дислокаций в пластической деформации.

8. Распространение волн в кристаллах. Дифракция рентгеновских лучей, нейтронов и электронов в кристалле. Упругое и неупругое рассеяние, их особенности.

9. Классическая теория теплоемкости. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы в классической физике. Границы справедливости классической теории.

10.Квантовая теория теплоемкости по Эйнштейну и Дебаю.

11.Предельные случаи высоких и низких температур. Температура Дебая.

12.Тепловое расширение твердых тел. Его физическое происхождение. Ангармонические колебания.

13.Теплопроводность решеточная и электронная. Закон Видемана – Франца для электронной теплоемкости и теплопроводности.

14.Электронные свойства твердых тел: основные экспериментальные фотопроводимость, оптическое поглощение. Трудности объяснения этих фактов на основе классической теории Друде.

15.Основные приближения зонной теории. Граничные условия Борна – Кармана. Теорема Блоха. Блоховские функции. Квазиимпульс.

Зоны Бриллюэна. Энергетические зоны.

16.Комплексная диэлектрическая проницаемость и оптические постоянные. Коэффициенты поглощения и отражения.

Соотношения Крамерса – Кронига.

17.Брэгговское отражение электронов при движении по кристаллу.

Полосатый спектр энергии.

18. Приближение сильно связанных электронов. Связь ширины разрешенной зоны с перекрытием волновых функций атомов.

Закон дисперсии. Тензор обратных эффективных масс.

19.Приближение почти свободных электронов. Брэгговские отражения электронов.

20.Заполнение энергетических зон электронами. Поверхность Ферми. Плотность состояний. Металлы, диэлектрики и полупроводники.

21.Намагниченность и восприимчивость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Законы Кюри и Кюри – Вейсса.

Парамагнетизм и диамагнетизм электронов проводимости.

22.Природа ферромагнетизма. Фазовый переход в ферромагнитное состояние. Роль обменного взаимодействия. Точка Кюри и восприимчивость ферромагнетика.

23.Ферромагнитные домены. Причины появления доменов.

Доменные границы (Блоха, Нееля).

Литература для подготовки:

1. Делоне Н.Б. Основы физики конденсированного вещества. Издво: Физматлит, 2011, 234с.

2. Геринг Г.И., Пажова Т.В. Физика конденсированного состояния вещества: учебное пособие. Изд-во: ОГУ, 2008, 106с.

3. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978.

4. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Т. I, II. М.: Мир, 1979.

5. Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела. М.: Мир, 1969.

6. Займан Дж. Принципы теории твердого тела. М.: Мир, 1974.

7. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М.: Высш. шк., 2000.

8. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971.

9. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников.

М.: Наука, 1979.

10.Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводимости. МЦ НМО, М., 2000.