Примерный перечень вопросов к итоговому контролю по дисциплине

«Спецглавы физики»

1. Кристаллические и аморфные твердые тела. Симметрия твердых тел.

2. Операции симметрии: трансляционная симметрия, базис, элементарная ячейка, симметрия решетки, плоские решетки и их симметрия.

3. Двухмерные точечные группы и пространственные группы.

4. Трехмерные кристаллические системы, точечные группы и пространственные группы.

5. Обратная решетка. Векторы обратной решетки. Условие дифракции. Зоны Бриллюэна.

6. Вандерваальсовское взаимодействие.

7. Ионная связь, ее происхождение и характеристики. Постоянная Маделунга. Примеры структур ионных кристаллов.

8. Ковалентная связь, ее происхождение, сущность электронного обмена.

9. Водородная связь.

10. Металлическая связь. Коллективизация электронов и модель металла. Изотропность металлической связи.

11. 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).

12. Структурные фазовые переходы типа смещения и упорядочения. Изменение симметрии при фазовых переходах. Параметр порядка. Фазовые переходы I и II рода. Феноменологическая теория Ландау.

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

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

15. Точечные дефекты, их образование и диффузия. Вакансии и межузельные атомы. Дефекты Френкеля и Шоттки. Плотность дефектов в состоянии теплового равновесия.

16. Стехиометрия. Дислокация. Плотность дислокаций.

17. Механическое напряжение. Деформация. Закон Гука для изотропных тел. Закон Гука для анизотропных твердых тел. Тензор деформации.

18. Пластические свойства кристаллических твердых тел. Хрупкое разрушение.

19. Упругие волны, смещение атомов и фононы. Колебательные моды одноатомной решетки. Линейная одноатомная цепочка.

20. Колебания трехмерного одноатомного кристалла. Число мод, плотность состояний. Колебательный спектр решетки с базисом.

21. Нормальные колебания линейной двухатомной цепочки. Оптическая ветвь. Трехмерный кристалл с многоатомным базисом.

22. Ионная поляризуемость. Локальные фононные моды. Рассеяние фотонов фононами.

23. Классическая модель для вычисления энергии решетки. Модель Эйнштейна.

24. Модель Дебая. Уточнения модели Дебая. Температура Дебая.

25. Решеточная теплопроводность и длина свободного пробега фононов.

26. Ангармонические эффекты. Нормальные процессы и процессы переброса.

27. Рассеяние фононов, обусловленное дефектами.

28. Электронная теплопроводность в металлах и полупроводниках.

29. Свободные электроны и положительные атомные остатки (ионы). Хаотическое и упорядоченное движение электронов.

30. Распределение скоростей Максвелла – Больцмана. Упругое рассеяние и средняя длина свободного пробега.

31. Модель Друдэ. Модель Лоренца. Несостоятельность классических моделей.

32. Теплоемкость металлов. Функция Ферми. Электропроводность металлов. Время релаксации.

33. Аддитивная природа электросопротивления. Правило Маттисена.

34. Эффект Холла. Теплопроводность валентных электронов.

35. Удельная теплоемкость вырожденного электронного газа. Парамагнетизм Паули.

36. Модель металлической проводимости Зоммерфельда.

37. Движение электрона в самосогласованном поле. Функции Блоха.

38. Разрешенные и запрещенные энергетические зоны. Число уровней в зоне. Металлы и диэлектрики.

39. Строение поверхности Ферми. Электроны, дырки и открытые орбиты.

40. Эффективная масса электронов. Плотность состояний.

41. Сверхпроводящее состояние. Возникновение сверхпроводимости. Теория Бардина – Купера - Шриффера.

42. Проводимость на постоянном и переменном токе. Теплоемкость.

43. Сверхпроводимость и магнитные поля. Эффект Мейснера.

44. Квантование магнитного потока и незатухающие токи.

45. Диамагнетизм сверхпроводников I и II рода. Микроскопическая теория сверхпроводников. Куперовское спаривание.

46. Применение сверхпроводимости. Высокотемпературная сверхпроводимость.

47. Детальное равновесие. Собственные и примесные полупроводники. Концентрация электронов и уровень Ферми.

48. Статистика свободных дырок. Собственная концентрация электронно-дырочных пар. Отклонение от модели собственного полупроводника.

49. Влияние света на проводимость полупроводников. Люминесценция.

50. Эффект Холла.

51. Работа выхода. Контакт двух металлов. Контактная разность потенциалов. Толщина двойного электрического слоя, возникающего в месте контакта двух металлов.

52. Контакт металла с полупроводником. Запорный слой.

Учебно-методические материалы

Основная учебная литература

1. Матухин В.Л., Ермаков В.Л. Физика твердого тела. М., Лань , 2010

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

3. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела, тт. I и И. М., Мир, 1979.

4. УэртЧ., Томсон Р. Физика твердого тела, М., Мир, 1969.

5. Павлов П.В. Физика твердого тела. Высшая школа., М. 2000.

6. Гуревич А.Т. Физика твердого тела. Деловой проспект. Санкт-Петербург, 2004.

7. Займан Дж. Физика металлов. М., Мир, 1972.

8. Вонсовский С. В. Магнетизм. М., Наука, 1984.

9. Шаскольская М. 11. Кристаллография. Изд. МГУ, 1984.

10. Лифшиц Е. М., Питаевский Л.П. Статистическая физика. Ч.2. Теория конденсированного состояния. М.: "Физматлит", 2001.

Дополнительная литература

1. Найш В. Е. Структуры кристаллов. Учебное пособие. Екатеринбург, Изд. ИФМ, 1998.

2. Верещагин И.К. Физика твердого тел. Высшая школа, М. 2001.

3. Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. Физический практикум. Высшая школа, М. 2003.

4. Блатт Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах М., Мир, 1971.

5. "Физика простых жидкостей" под ред. Г.Темперли,Д.Роуменсона и Д.Рамбурга ,Мир,ч.1,2 1971,1973

6. Р.М.Юльметьев Р.М. Введение в статистическую физику жидкостей, Казань,1972.

7. А.Ф.Скрыжевский А.Ф.Структурный анализ жидкостей и аморфных тел, М.: Высшая школа,1980.

8. Электронный учебник по теме "Физика твердого тела" URL: http://en.edu.ru:8100/db/msg/41144

Методическая литература

1. Методические указания по выполнению лабораторной работы «Определение постоянной Планка спектроскопическим методом». Под редакцией к.т.н. А.Г. Клабукова. РИЦ КГУ, 2006.

2. Методические указания по выполнению лабораторной работы «Изучение спектра атома водорода». Под редакцией к.т.н. Л.Ф. Глуховой. РИЦ КГУ, 2005.

3. Методические указания по выполнению лабораторной работы «Эффект Холла». Под редакцией к.ф-м.н. С.Г. Комогорова. РИЦ КГУ, 2006.

4. Методические указания по выполнению лабораторной работы «Дифракция электронов». «Открытая физика», 2007.