Тема 1. Кристаллическая структура твердых тел

Дисциплина по выбору

Дисциплина «Спецглавы физики» блока «Общие математические и естественнонаучные дисциплины» введена по решению Ученого совета университета.

Индекс В.01

Пояснительная записка

 

Целью дисциплины «Спецглавы физики» является создание у студентов научно – обоснованного представления о конденсированном состоянии вещества и формирование умений и навыков использования полученных знаний в своей профессиональной деятельности.

Предмет дисциплин – конденсированное состояние вещества.

Задачи дисциплины:

· изучение студентами основных законов физики и их вклада в формирование современной естественно - научной картины мира;

· углубленное изучение наиболее актуальных для специальности разделов физики;

· обучение методам анализа профессиональных типовых задач с использованием знаний по физике;

· выработка у студентов навыков самостоятельной учебной деятельности, развитие у них познавательных потребностей;

Список дисциплин, знание которых необходимо для изучения курса данной дисциплины.

1. Введение в специальность.

2. Физика.

3. Математика.

4. Основы информационной безопасности.

Дисциплина имеет практическую направленность, и изучается в тесной взаимосвязи с другими общепрофессиональными дисциплинами: программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности, технические средства и методы защиты информации.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

 

В результате изучения дисциплины студенты должны

иметь представление:

· об основных законах физики и их вкладе в формирование современной естественно - научной картины мира;

знать:

· методы физических исследований и измерений;

· международную систему единиц (СИ);

· основные физические модели физики;

· физические явления, законы и теории физики;

· связь физики с другими науками.

уметь:

· давать определения основных понятий и величин физики;

· формулировать основные законы физики;

· описывать физические явления и процессы в конденсированных средах, используя физическую научную терминологию;

· опознавать в природных и технических явлениях известные физические модели;

· применять для описания физических явлений известные физические модели;

· применять законы физики в своей профессиональной деятельности;

· представлять различными способами физическую информацию.

владеть:

· методами теоретического исследования физических явлений и процессов.

иметь навыки:

· владения грамотным физическим научным языком;

· использования международной системой единиц измерений физических величин (СИ) при физических расчетах и формулировке физических закономерностей;

· использования методов измерения основных физических величин.

· применения законов физики в своей профессиональной деятельности;

 

Содержание и объем дисциплины

Темы дисциплины, виды учебной работы и их объём

№ п/п	Темы дисциплины	Общая трудоём. ч	Аудиторные занятия, ч	Самост. работа, ч
Всего	Лекции	Практ. занятия	Лабор. работы
	Тема 1. Кристаллическая структура твердых тел.
	Тема 2. Динамика кристаллической решетки.
	Тема 3. Электронные состояния металлах.
	Тема 4. Полупроводники.
	Подготовка к экзамену
	Всего часов

 

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ КУРСА ПО ТЕМАМ

Тема 1. Кристаллическая структура твердых тел

Классификация твердых тел. Кристаллические и аморфные твердые тела.

Симметрия твердых тел. Операции симметрии: трансляционная симметрия, базис, элементарная ячейка, симметрия решетки, плоские решетки и их симметрия, двухмерные точечные группы и пространственные группы, трехмерные кристаллические системы, точечные группы и пространственные группы.

Обратное пространство. Обратная решетка. Векторы обратной решетки. Условие дифракции. Зоны Бриллюэна.

Типы межатомных связей. Вандерваальсовское взаимодействие. Ионная связь, ее происхождение и характеристики. Постоянная Маделунга. Примеры структур ионных кристаллов. Ковалентная связь, ее происхождение, сущность электронного обмена. Водородная связь. Металлическая связь. Коллективизация электронов и модель металла. Изотропность металлической связи.

Структуры реальных кристаллов. Индексы Миллера и кристаллографические направления. Определение положения точки в элементарной ячейке. Простые кристаллические структуры (Структура хлористого натрия, структура хлористого цезия, гексагональная структура с плотной упаковкой).

Структурные фазовые переходы.Структурные фазовые переходы типа смещения и упорядочения. Изменение симметрии при фазовых переходах. Параметр порядка. Фазовые переходы I и II рода. Феноменологическая теория Ландау. Поведение различных характеристик при фазовом переходе.

Дифракция в кристаллах. Дифракция как метод исследования. Использование трех типов излучения. Условие дифракции Брэгга. Атомный фактор рассеяния. Структурный фактор.

Экспериментальные методы рентгенографического исследования структуры кристаллов. Метод Лауэ. Метод вращения кристалла. Метод порошка (метод Дебая – Шеррера). Дифракция в аморфных телах.

Дефекты кристаллической решетки. Точечные дефекты, их образование и диффузия. Вакансии и межузельные атомы. Дефекты Френкеля и Шоттки. Плотность дефектов в состоянии теплового равновесия. Стехиометрия. Дислокация. Плотность дислокаций.