Трудоёмкость зачётных единиц 3 Регистрационный номер рабочей программы:
код код факультета или иного порядковый номер / / года утверждения структурного подразделения или шифр Санкт-Петербург Раздел 1. Характеристики, структура и содержание учебных занятий 1.1. Цели и задачи учебных занятий Дисциплина «Динамика кристаллической решетки» является дисциплиной по выбору третьего семестра обучения в магистратуре. Данная дисциплина предназначена для магистрантов обучающихся по профилю кристаллография, кристаллохимия, молекулярная геохимия и биогеохимия.
Задачи программы:
Дать студентам подробное и углубленное знание о динамики кристаллической решетки, основных физических свойствах и их связи с колебательным спектром кристаллов, рассмотрение основных типов структурных фазовых переходов и анализ изменения физических свойств при этом в рамках сложившихся теоретических представлений, 1.2. Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания учебных занятий (пререквизиты) Для успешного освоения дисциплины студент должен иметь предварительную подготовку по курсам "Кристаллохимия", "Минералогия", "Кристаллография", "Кристаллофизика" и другим профильным курсам изучаемых в пределах направления "Геология".
1.3. Перечень формируемых компетенций (результаты обучения) Углубленное представление о кристаллофизики и современных способах изучения колебательного спектра кристаллов, таких как неупругое рассеяние нейтронов, синхротронного излучения, неупругого рассеяния света и др., знания о современых методах моделирования кристаллической решетки. Получение навыков работы по анализу связи симметрии с физическими свойствами при структурных фазовых переходах, основными методами обработки данных, полученных в результате экспериментов. Способность использовать полученные знания в своей профессиональной деятельности.
1.4. Знания, умения, навыки, осваиваемые обучающимся Изучение в тесной взаимосвязи изменения кристаллических структур и их физических свойств при вариации внешних термодинамических параметров; развитие навыков современной кристалловизики; использование в работе разных методов исследования динамики кристаллической решетки.
1.5. Перечень и объём активных и интерактивных форм учебных занятий Лекции - 10 часов, семинары - 19 часа, самостоятельные занятия - 54 часов.
1.6. Организация учебных занятий Трудоёмкость, объёмы учебной работы и наполняемость групп обучающихся Аудиторная учебная работа обучающихся Самостоятельная работа Объём активных и интерактивных Трудоёмкость в т.ч. с использованием Код модуля в составе форм учебных занятий текущий контроль текущий контроль под руководством дисциплины, промежуточная практики и студентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентовстудентов текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации Код модуля в составе дисциплины, практики и т.п.
предусмотрены 1.7. Структура и содержание учебных занятий Динамика кристаллической решетки. Лекций – 10 час., семинары – 19 час.
Тема 1. Колебания одноатомной, двухатомной решетки, 2D и 3D решетки, зона Бриллюэна, вывод зависимости частоты от волнового вектора. Определение основных понятий: гармонический осциллятор, оптические фононы, акустические фононы, поляризация, стоячие и бегущие волны, обратное пространство, гармоническое приближение, дисперсия фононов по зоне Бриллюэна.
Тема 2. Энергия фононов. Законы сохранения энергии и импульса фононов. Квазичастица и дуализм фонона. Температура Дебая.Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга-Пти. Приближение Дебая и Эйнштейна. Ангармонизм кристаллической решетки. Плотность состояний. Процессы взаимодействия фононов, переброс фононов. Теплопроводность кристаллов. Колебательный спектр кристаллов, основные методы исследований. Модельные расчеты динамики кристаллической решетки.
Тема 3. Теория структурных фазовых переходов 2-го рода. Поведение физических свойств при структурных фазовых переходах. Сегнетоэлектрические и антисегнетоэлектрические фазовые переходы.
Сегнетоэластические фазовые переходы. Домены. Собственные и несобственные фазовые переходы.
Фазовые переходы первого рода. Манитные фазовые переходы.
Тема 4. Рассеяние нейтронов. Основные типы источников нейтронов. Эффективное сечение рассеяния.
Тема 5. Рассеяние света. Источники монохроматического излучения. Законы сохранения энергии и импульса для рассеяния света. Мандельштам-бриллюэновское рассеяние света. Комбинационное рассеяние света. Интерференционные решетки. Интерферометр Фабри-Перо. Тензор поляризуемости и упругости.
Характеристические поверхности фазовых скоростей и связь их с кристаллографической симметрией.
Правила отбора.
2.1. Методическое обеспечение 2.1.1. Методическое обеспечение аудиторной работы 2.1.2. Методическое обеспечение самостоятельной работы 2.1.3. Методика проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации и критерии оценивания Оценка на зачете, исходя из ответа на 2 вопроса. Правильный ответ на вопроса - зачет; правильный ответ на 2 вопросы с отдельными ошибками зачет; правильный ответ на 1 из 2 вопросов - зачет; 2 ответа с серьёзными 2.1.4. Методические материалы для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации (контрольно-измерительные 2.1.4.1. Не требуется 2.1.4.2. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы по всем разделам программы:
Динамик кристаллической решетки • вывод выражения для зависимости частоты от волнового вектора фонона • анализ и разбор предельных случаев ангармонизма • анализ и разбор особых точек 1-ой зоны Бриллюэна в кристаллах • анализ основных моделей в описании зависимости интенсивности от волнового вектора в экспериментах по малоугловому рассеянию нейтронов • решение обратной задачи кристаллоакустики в кристаллах различных • расчет и анализ поведения показателя преломления в окрестности фазового 2.1.4.3. Примерный перечень вопросов к экзамену по всем разделам учебной Динамика кристаллической решетки • Граничные условия и фононы в 2D и 3D структурах.
• Основные методы исследования акустических фононов • Влияние беспорядка на колебательный спектр кристаллов • Теплоемкость и функция плотности состояний в эксперименте • Роль ангармонизма в теплопроводности • Поведение акустических фононов при сегнетоэластическом фазовом • Поведение оптических фононов при сегнетоэлектрическом фазовом • Закон Кюри-Вейса, соотношение Лиддена-Сакса-Тейлора • Роль анализатора и поляризатора в экспериментах по неупругому • Основные ограничения в экспериментах по неупругому рассеянию • Симметрийные ограничения в оптической спектроскопии.
• Принцип работы тройного монохроматора.
• Затухающий гармонический осцилятор и релаксатор в обработке данных • Тензор упругости и фазовые скорости кубического кристалла • Основные механизмы диффузного рассеяния нейтронов 2.2. Кадровое обеспечение 2.2.1. Требования к образованию и (или) квалификации штатных преподавателей и иных лиц, допущенных к преподаванию дисциплины Преподаватели с высшим специальным образованием (специальность физика) 2.2.2. Требования к обеспеченности учебно-вспомогательным и (или) иным Учебно-вспомогательный персонал должен обладать навыками организации 2.2.3. Методические материалы для оценки обучающимися содержания и 2.3. Материально-техническое обеспечение 2.3.1. Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения занятий Аудитория, оснащенная мультимедийным оборудованием Требования к аудиторному оборудованию, в том числе к неспециализированному компьютерному оборудованию и программному обеспечению общего пользования Требования к специализированному оборудованию Мультимедиа проектор, проекционный экран Требования к специализированному программному обеспечению Требования к перечню и объёму расходных материалов 1 пачка бумаги формата А4 для проведения семинаров и зачета 2.4. Информационное обеспечение 2.4.1. Список обязательной литературы 1. Киттель Ч. Введение в физику тверого тела. Пер с анг., 1978-792.
2. А. Пуле, Ж.-П. Матье Колебательные спектры и симметрия кристаллов.
3. Современная кристаллография, Том 4 под редакцией Шувалова Л.А и др., 4. Блинц Р., Жекш Б. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. 1975- 2.4.2. Список дополнительной литературы 1. Федоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах М.: Наука, 1971.
2.4.3. Перечень иных информационных источников Презентации лекций, опубликованные на сайте каф. кристаллографии Тематические статьи из периодических изданий Раздел 3. Процедура разработки и утверждения рабочей программы Лушников Сергей В соответствии с порядком организации внутренней и внешней экспертизы образовательных программ проведена двухуровневая экспертиза:
содержания рабочей программы и применяемых педагогических технологий) (соответствие целям подготовки и учебному плану образовательной программы) Экспертиза второго уровня выполнена в порядке, установленном приказом Уполномоченный орган Иные документы об оценке качества рабочей программы Уполномоченный орган Уполномоченный орган
«