Аннотации содержания дисциплин общие дисциплины Направление «Физика»
| Вид материала | Задача |
- Аннотации содержания дисциплин общие дисциплины Направление «Инноватика» бакавлариат, 120.8kb.
- Аннотации содержания дисциплин общие дисциплины Направление «Нанотехнология и микросистемная, 139.12kb.
- Программа дисциплины теоретическая физика (Статистическая физика) для студентов специальности, 92.09kb.
- Рабочая программа по курсу «Русский язык и культура речи» Для специальности 01. 07., 178.56kb.
- Направление: Информатика и вычислительная техника (552800), 659.51kb.
- Аннотации программ дисциплин Аннотация дисциплины, 37.75kb.
- Приложение ж аннотации программ дисциплин аннотация дисциплины, 466.89kb.
- Учебная программа Дисциплины б6 «Физика» по специальности 090302 «Информационная безопасность, 378.25kb.
- Аннотация программы учебной дисциплины Спецпрактикум «Методы получения материалов», 28.01kb.
- Аннотации рабочих программ дисциплин Аннотация дисциплины, 990.85kb.
АННОТАЦИИ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИН
Общие дисциплины
Направление «Физика»
(бакалавриат)
Молекулярная физика
Цель дисциплины - сформировать у студентов современное представление о процессах, происходящих на молекулярном уровне. Задача дисциплины - на основе современных методов физики, термодинамики, теории открытых систем дать студентам представления об особенностях описания равновесных процессов, методе термодинамических потенциалов и методе круговых циклов.
В курсе рассматриваются основные понятия молекулярной физики и термодинамики, а также теории фазовых переходов. Идеи, методы и результаты молекулярной физики являются теоретическим фундаментом изучения в последующем курсе теоретической физики. Рассматривается соотношение динамического, статистического и термодинамического методов описания систем многих частиц. Программа включает следующие разделы: основы классической термодинамики; элементы статистической термодинамики и кинетической теории; реальные газы, жидкости и твердые тела, современные проблемы молекулярной физики.
Курс сопровождается аудиторными практическими занятиями по решению задач и лабораторными работами. Как задачи, так и лабораторные работы охватывают все основные вопросы программы.
В ходе изучения дисциплины студенты должны научиться работать с литературой и применять теоретические знания к интерпретации равновесных и неравновесных процессов в физических системах. Освоить специфику и алгоритм решения задач молекулярной физики.
Оптика
Цель дисциплины – сформировать у студентов современные представления о свойствах света и причинах основных оптических явлений. Задача дисциплины – на основе уравнений Максвелла и начальных квантовых представлений рассмотреть основные оптические явления и эффекты, рассмотреть взаимодействие света и вещества, показать связь между свойствами излучения и атомными свойствами вещества. Научить проводить расчеты оптических систем и использовать оптическое оборудование для физических исследований.
Изложение курса построено на всестороннем обсуждении физических свойств наблюдаемых оптических явлений и эффектов, вживую демонстрируемых в аудитории или при помощи компьютерной техники, и последующем их теоретическом описании на основе уравнений Максвелла.
Дисциплина является составной частью курса общей физики для подготовки бакалавров. При ее изучении используются знания и навыки, полученные студентами при изучении предшествующих курсов общей физики – механики, молекулярной физики и электричества и магнетизма, а также знания и навыки, полученные при изучении предшествующих математических дисциплин. Полученные в курсе знания и навыки используются в последующих общих и специальных курсах физики.
После изучения курса студент должен: обладать знаниями достаточными для дальнейшего изучения, при необходимости, современных проблем оптики и связанных с нею других физических проблем; уметь применять теоретические знания для интерпретации наблюдаемых оптических явлений; уметь проводить расчеты несложных оптических систем; получить навыки использования оптических приборов в исследовательской и другой практической деятельности.
Физика атома и атомных явлений
Цель дисциплины – ознакомление студентов со свойствами и особенностями мира атомов и молекул. Поскольку изучение свойств микромира невозможно без знакомства с основными положениями квантовой механики, в курсе уделяется большое внимание изучению основ квантовой механики. Дисциплина является разделом курса общей физики, в котором даётся первое предварительное представление о свойствах квантового мира.
Программа дисциплины включает вопросы истории возникновения современной атомной физики и квантовой механики. Рассматриваются такие фундаментальные понятия как корпускулярно – волновой дуализм квантового мира, гамильтонов формализм в механике, функция Лагранжа и функция Гамильтона для заряженной частицы в электрическом и магнитном поле, импульс частицы в поле. Дается представление об уравнении Шредингера, о соотношении неопределенностей и статистической трактовке предсказаний в квантовой механике. Рассматриваются методы решения задач квантовой механики, виды приближенных решений и критерии их применимости. Дается квантовомеханическое объяснение периодической системы элементов, объяснение нарушений в регулярности застройки электронных оболочек атомов. Рассматриваются вопросы, связанные с электронными, колебательными и вращательными состояниями двухатомных молекул. Значительная часть курса посвящена роли эксперимента в изучении объектов и процессов на атомном уровне, а также прикладным аспектам атомной физики, в частности, применению теории и модельных представлений в технике и технологии.
После изучения курса студент должен хорошо представлять себе особенности квантового поведения частиц, масштабы физических величин, характеризующих структуру атома, знать основные результаты, вытекающие из решений конкретных задач квантовой механики, уметь их применять в конкретных случаях.
Физика атомного ядра и элементарных частиц
Цель дисциплины – ознакомление студентов с современными представлениями о свойствах и структуре ядер, об элементарных частицах. Задача дисциплины - после изучения курса студент должен хорошо представлять современную картину микромира – мира ядер, внутриядерных процессов, мира элементарных частиц.
Дисциплина является последним завершающим курсом общей физики, который предусмотрен государственным образовательным стандартом подготовки бакалавров по направлению «Физика». Программа включает следующие основные разделы: возникновение и развитие физики атомного ядра и физики элементарных частиц; масштабы величин, характерные для физики атомного ядра; четыре типа взаимодействий в физике и их краткая характеристика; основные свойства элементарных частиц (масса покоя, заряд, спин, стабильность); принципы классификации элементарных частиц; квантово-механическое описание нестабильных состояний; законы сохранения в физике элементарных частиц; изотопический спин; странность; четность; слабые взаимодействия; квантование электромагнитного поля; сильное ядерное взаимодействие; теории элементарных частиц; единая теория частиц и полей; модели ядра (жидкой капли, ядерных оболочек); радиоактивность; альфа распад; гамма превращения ядер; эффективные сечения и выходы ядерных реакций; модель составного ядра; термоядерная реакция синтеза.
После изучения курса студенты должны хорошо представлять себе структуру субатомного мира, иметь четкие представления о свойствах ядер и элементарных частиц, уметь решать задачи, связанные с ядерными процессами.
Программирование
Информатика является начальной базовой дисциплиной модуля «Информатика» учебного плана подготовки бакалавров по направлению 011200 Физика, профиля подготовки «Фундаментальная физика».
Постоянно развивающиеся информационные технологии оказывают существенное влияние на фундаментализацию образования, формирование мировоззрения и развитие системного мышления студентов, овладения персональным компьютером на пользовательском уровне.
Введение в программирование дается на основе языка программирования высокого уровня Паскаль, на примере которого рассматриваются основные управляющие конструкции, применяющиеся в алгоритмических языках. Кроме того, уделяется внимание основам объектно-ориентированного программирования. Важная роль в программе курса отводится вопросам алгоритмов и алгоритмизации.
Основные принципы построения архитектуры ЭВМ, классификация программного обеспечения, организация операционных систем являются важными разделами курса.
В результате освоения дисциплины студент должен знать современные информационные технологии для решения профессиональных задач, базовые технологии программирования, алгоритмы и способы их описания, уметь выбирать и применять в своей деятельности современные решения, основанные на применении информационных технологий, владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером, как средством управления информацией.
Векторный и тензорный анализ
Инвариантность физических законов при пространственно-временных преобразованиях и аппарат тензорного исчисления. Тензорная алгебра. Контра- и ковариантные компоненты тензора. Применение тензорного исчисления в кристаллографии. Принципы Неймана и Кюри. Тензорный анализ. Ковариантное дифференцирование. Интегральные теоремы. Примеры использования тензорного исчисления в физике.
Вычислительная математика
В курсе излагаются основы численных методов для решения инженерных, физических и математических задач. Рассматривается интерполяция функций, сплайны, решение нелинейных уравнений, вычислительные методы линейной алгебры, численное интегрирование, решение обыкновенных дифференциальных уравнений, задачи многомерной оптимизации.
«Основы радиоэлектроники»
Курс лекций посвящен формированию у студентов о современном развитии радиоэлектроники и современной элементной базе радиоэлектроники, ознакомлению их с типовыми схемами аналоговых, импульсных и цифровых радиоэлектронных устройств, радиофизическими методами исследования в различных областях науки и техники.
«Дифференциальные уравнения»
Данный курс имеет целью ознакомить студентов с общими методами исследования и решения обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ). Курс предназначен для студентов второго года обучения направлений «Физика», «Радиофизика», «Астрономия», «Геодезия», «Геоинформационные системы», «Инноватика».
Курс «Дифференциальные уравнения» является одним из важнейших в общей системе математического образования. Для студентов физического факультета он имеет особое значение, так как в большинстве разделов физики (механика, электродинамика, квантовая механика и т.д.) физические законы записываются, как правило, в виде дифференциальных уравнений (ДУ). При этом особое внимание в курсе уделено, во–первых, ОДУ первого порядка, а во–вторых, линейным ДУ и системам линейных ДУ, в частности, второго порядка, т. к. именно эти типы ОДУ чаще всего встречаются в практических приложениях. В качестве примеров решения ДУ используются уравнения для специальных функций (полиномы Лежандра, функции Бесселя и т.д.), которые встретятся студентам при изучении курсов теоретической физики.
Для успешного усвоения курса от студентов требуются знания математического анализа, высшей алгебры, аналитической геометрии.
«Интегральные уравнения и вариационное исчисление»
Данный курс является продолжением курса «Дифференциальные уравнения» и завершает базовую математическую подготовку перед изучением дисциплин модуля «Уравнения математической физики». Для его успешного усвоения требуется знание всех предшествующих математических курсов. Интегральные уравнения, в которых неизвестная функция входит под знак интеграла, являются одним из фундаментальных подходов к рассмотрению различных задач физики и математики, поэтому знание основных понятий и методов теории интегральных уравнений является обязательным элементом математического образования. Задачи поиска максимумов и минимумов величин, которые имеют вид определенных интегралов (длина кривой, площадь, время движения и т.д.) встречаются и в физике, и в математике, и в инженерных науках. В связи с этим знакомство с вариационным исчислением, основной задачей которого как раз и является установление методов поиска экстремумов определенных интегралов, является необходимой частью математической подготовки студентов всех направлений обучения.
«Теория вероятностей и математическая статистика»
Цель курса ‒ ознакомление студентов с основами теории вероятностей и математической статистики, знание которых имеет как самостоятельный интерес, так и необходимо для усвоения материала курсов теоретической физики, особенно квантовой механики и статистической физики. В ходе освоения курса студенты получают представление о математических методах обработки экспериментальных данных, и построении физических статистических моделей на основе вероятностного описания. Задачей курса является формирование твердых теоретических знаний и практических навыков в области теории вероятностей и математической статистики.
«Теоретическая механика»
Один из базовых курсов теоретической физики. Цель и задачи курса – изложение основ теоретической механики и приобретение студентами необходимых навыков в решении практических задач. Помимо выработки физического мировоззрения (здесь выводятся базовые понятия и методы теоретической физики: интегралы движения, задача двух тел, методы Лагранжа, Гамильтона, Гамильтона-Якоби и т.д.) студенты имеют возможность закрепить и практически применить свои знания как по общей физике, так и по математическим (аналитической геометрии, линейной алгебре, дифференциальному и интегральному исчислению, тензорному и векторному анализу, дифференциальным уравнениям) дисциплинам.
«Электродинамика» Специальная теория относительности. Теория электромагнитного поля
Один из базовых курсов теоретической физики. Цель и задачи курса: дать современные представления о природе пространства–времени и природе электромагнитного поля, изучить принципы описания электромагнитных явлений. Студенты изучают специальную теорию относительности, релятивистскую механику и теорию электромагнитного поля, осваивают конкретные методы расчета различных электромагнитных явлений а также эффектов релятивистской механики.
«Квантовая теория»
Один из базовых курсов теоретической физики. Цели и задачи курса: ознакомление студента с историей становления и развития квантовой физики, основными принципами и методами квантовой теории, овладение основами аппарата квантовой механики, получение навыков самостоятельных расчетов квантовомеханических задач. Рассматриваются связь физических величин и операторов, операторный формализм квантовой теории, проблема измерения и соотношение неопределенностей, уравнение Шредингера и различные представления квантовой теории. Большое внимание уделено задачам одномерного движения, точно решаемым задачам квантовой теории – гармоническому осциллятору, атому водорода.
«Термодинамика»
Один из базовых курсов теоретической физики. Термодинамика изучает соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В термодинамике имеют дело не с отдельными молекулами, а с макроскопическими телами, состоящими из огромного числа частиц - термодинамическими системами, а тепловые явления описываются феноменологически макроскопическими величинами — давление, температура, объём, …, которые не применимы к отдельным молекулам и атомам. Законы термодинамики, устанавливающие правила, подчиняясь которым макроскопические тела обмениваются энергией в ходе любых процессов, уникальны своей всеобщностью. Поэтому знание термодинамики необходимо для решения практически любой задачи макроскопической физики и, в частности, при изучении фазовых переходов, в современной механике сплошных сред, в физике твердого тела. Цели и задачи курса: сообщение студентам сведений об основных понятиях и принципах термодинамики и формирование у них умения применять эти понятия и принципы при решении практических задач, особенно из вышеупомянутых разделов физики. Кроме того, курс должен подготовить студентов к изучению возможных специальных курсов типа «Неравновесная термодинамика», «Фазовые переходы», «Синэнергетика».
«Статистическая физика»
Один из базовых курсов теоретической физики. Цель и задачи курса: обучить студентов основным принципам теоретического описания свойств систем, состоящих из большого числа частиц. В известном смысле – это завершающий этап общего курса теоретической физики, преподаваемого на физическом факультете. В ходе изучения данного предмета студенты должны усвоить фундаментальные принципы статистической механики (классической и квантовой) и научиться применять их к решению простейших задач теории систем многих частиц. Общая часть курса построена на основе метода равновесных ансамблей Гиббса, а в разделах, касающихся приложений, излагаются традиционные модели статистической физики – теория идеальных газов (классических и квантовых) , статистическое обоснование термодинамики, применения принципов статистической механики к описанию основных свойств конденсированных тел (твердые тела, квантовые жидкости). В качестве конкретных примеров рассматриваются основы теории сверхтекучести и сверхпроводимости, теория теплоемкости твердых тел. Большая часть курса посвящена рассмотрению задач равновесной статистической механики, неравновесные задачи рассматриваются достаточно кратко в связи с проблемой обоснования статистического подхода к термодинамике, теорией флуктуаций, а также в рамках теории линейного отклика равновесной системы на внешнее воздействие (теория Кубо). В заключение курса на элементарном уровне рассматриваются современные методы теории системы взаимодействующих частиц, основанные на методе функций Грина и диаграмм Фейнмана.
«Физическая кинетика»
Физическая кинетика изучает процессы переноса энергии, импульса, заряда и вещества в различных физических системах (газах, плазме, жидкостях, твёрдых телах), а также влияние на них внешних полей. В процессе работы над курсом студенты знакомятся с теорией случайных процессов, марковскими процессами, теорией броуновского движения. Рассматриваются уравнение Больцмана и квантовые кинетические уравнения, уравнения гидродинамики разреженного газа, простейшие кинетические явления, теория линейного отклика.
«Линейные и нелинейные уравнения физики»
Данный курс завершает математическое образование по специальности «Физика» и посвящен рассмотрению современных разделов математики, объединенных общим названием «Математическая физика». В ходе изучения данного курса студенты должны овладеть основными понятиями и принципами функционального анализа, образующего фундамент современной математической физики; научиться проводить физическую и математическую классификацию уравнений математической физики; освоить постановку краевых задач; научиться решать задачу Штурма–Лиувилля, в том числе и для многомерного случая методом разделения переменных; изучить методы решения краевых задач для дифференциальных уравнений в частных производных, в особенности метод Фурье. Также предполагается освоение основ теории обобщенных функций и использования фундаментальных решений дифференциальных операторов для решения задачи Коши, а также знакомство с основными нелинейными уравнениями математической физики. Эти знания необходимы для изучения всех разделов современной теоретической физики.
«Электродинамика сплошных сред»
Один из базовых курсов теоретической физики. Цель и задачи курса: дать современные представления о принципах описания электромагнитных явлений в материальных средах, практически освоить методы феноменологического и модельного описания электромагнитных явлений в средах, освоить принципы построения моделей материальных сред, рассмотреть модели различных материальных сред и изучить современные представления об электромагнитных явлениях в различных типах сред.
«Дополнительные главы квантовой механики»
Один из базовых курсов теоретической физики. Цели и задачи курса – изучение основных методов квантовой механики, способов квантовомеханического анализа сложных модельных систем, получение навыков самостоятельных расчетов сложных квантовомеханических задач. Рассматриваются стационарная и нестационарная теория возмущений, теория взаимодействия квантовой системы с электромагнитным полем, теория рассеяния. Студенты знакомятся с основами релятивистской квантовой теории. Большое внимание уделено теории систем многих частиц, представлению чисел заполнения, вторичному квантованию, теории многоэлектронных атомов.
Физика конденсированного состояния
Ближний и дальний порядок в твердом теле. Кристаллы. Симметрия кристаллов. Типы связи и модели взаимодействия атомов в твердых телах. Колебания кристаллических решеток. Фонон. Концепция квазичастиц в теории твердого тела. Электронные спектры кристаллов. Электрические, оптические и тепловые свойства кристаллических твердых тел. Дефекты в кристаллах.
Архитектура параллельных вычислительных систем и основы параллельного программирования
Применение технологий высокопроизводительных вычислений на основе параллельных вычислительных систем принимает всеобщий характер, поскольку является существенным фактором интенсификации научно-технической деятельности.
В рамках курса рассматриваются модели, методы и технологии параллельного программирования, что позволяет рассмотреть простейшие программы, включающие параллельную обработку данных. Излагаются основные концепции архитектуры высокопроизводительных вычислительных систем, моделирование и анализ параллельных вычислений, основы разработки параллельных алгоритмов для решения типовых задач, системы разработки параллельных программ.
Особое внимание уделено освоению практических навыков применения высокопроизводительных вычислительных систем. Техническая поддержка обеспечена специализированными лабораториями и классами, на базе которых планируется проведение практических занятий.
В результате освоения дисциплины студент должен знать современные технические решения построения высокопроизводительных вычислительных систем и технологии параллельных вычислений, основные подходы при разработке параллельных программ, уметь разрабатывать параллельные программы для решения поставленных задач, владеть навыками разработки программ на основе применения многоядерных систем.
Экология
Курс геоэкологии является основой, на которой формируется представление об эволюции Земли и планет во Вселенной; роли естественных и техногенных процессов в том числе катастрофических, в развитии оболочек планеты и эволюции биоты. При изучении этого курса студенты используют знания и навыки, получаемые в рамках физических и математических дисциплин.
Целью изучения дисциплины “Экология” является формирование у студентов базовых знаний о геофизических методах изучения процессов формирования Вселенной, современного состава, структуры и динамики эволюции Солнечной системы, Земли и планет, изучению физической природы катастрофических явлений. Внимание уделяется результатам экспериментального изучения: гравитационного, магнитного, теплового полей Земли и экологических последствий их быстрых изменений. Используются результаты изучения распространения сейсмических и электромагнитных волн для получения информации о структуре и состоянии внутренних областей планеты для понимания сейсмичности Земли и возможности прогноза землетрясений, как одного из видов экологических катастроф. Геофизическая природа палеоклиматических изменений, глобальные оледенения и катастрофические изменения уровня океана. Геофизические факторы усугубляющие последствия техногенных катастроф.