Аннотация дисциплины
| Вид материала | Документы |
- Механизм воздействия инфразвука на вариации магнитного поля земли, 48.07kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины Аннотация дисциплины история культуры и искусства, 2388.24kb.
- Аннотация программы дисциплины учебного плана и программ учебной и производственных, 24.01kb.
- Примерный учебный план 16 Аннотации программ учебных дисциплин профиля 20 > Аннотация, 1470.82kb.
- Примерный учебный план 16 Аннотации программ учебных дисциплин профиля 20 > Аннотация, 1470.24kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины институциональная экономика наименование дисциплины, 30.09kb.
- Экзамен и зачёт. Аннотация дисциплины Алгебра и геометрия Наименование дисциплины, 676.11kb.
- Аннотация рабочей программы учебной дисциплины политическая социология (название дисциплины), 174.5kb.
- Аннотация примерной программы учебной дисциплины Основы безопасности труда Цели и задачи, 47.72kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины экологическое нормирование наименование дисциплины, 33.19kb.
Аннотация дисциплины
Основы радиэлектроники
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных единицы (144 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с основами электротехники и электроники
Задачей изучения дисциплины является освоение теоретических основ электротехники и электроники
Основные дидактические единицы (разделы):
Введение
Электрическая цепь как модель реального устройства. Классификация электрических цепей: с сосредоточенными или распределёнными параметрами; линейные или нелинейные; с постоянными или изменяющимися параметрами. Задачи анализа и синтеза цепей.
- Линейные электрические цепи постоянного тока
Элементы цепи: источники напряжения и тока, активное сопротивление и проводимость. Законы Ома и Кирхгофа. Последовательное и параллельное соединение сопротивлений. Составление уравнений цепи методом контурных токов и узловых потенциалов. Дуальное представление реальных источников. Условие максимума передаваемой мощности в нагрузку. Принцип наложения для линейной цепи. Теорема об эквивалентном генераторе.
- Линейные электрические цепи переменного тока
Различные формы переменного напряжения и тока, характерные параметры. Свойства индуктивности, взаимной индуктивности и ёмкости. Последовательное и параллельное соединение индуктивностей и ёмкостей. Решение уравнений Кирхгофа прямым интегрированием. Неискажающие, дифференцирующие и интегрирующие RC и RL-цепи для импульсных сигналов.
- Линейные электрические цепи при гармоническом воздействии
Основные параметры гармонического напряжения. Мгновенная и средняя мощность, эффективные значения напряжения и тока. Метод комплексных амплитуд. Комплексное, активное и реактивное сопротивление и проводимость элементов и участков цепи. Запись уравнений Кирхгофа в символической форме. Векторные диаграммы. Активная, реактивная и полная мощность. Частотные характеристики двух- и четырёхполюсника, АЧХ и ФЧХ. Частотные фильтры на основе RC и LC-цепей. Резонансы в LC-контурах, понятие добротности. Свойства связанных контуров.
4. Четырёхполюсники
Системы z, y, h, a-параметров. Представление сложной цепи комбинацией четырёхполюсников. Реактивный четырёхполюсник в роли частотного фильтра. Синтез фильтров.
^ 5. Цепи с негармоническим воздействием
Понятие о спектре переменного напряжения. Разложение периодической функции в ряд Фурье. Свойства разложения. Теорема Парсеваля. Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов, характерные частоты в спектре. Преобразование Фурье для непериодического напряжения.
^ 6. Операторный метод расчёта переходных процессов в линейных цепях
Преобразование Лапласа. Обратное преобразование. Представление элементов в операторном методе. Учёт начальных условий. Импульсная и переходная характеристика четырёхполюсника. Связь между частотной и импульсной характеристикой четырёхполюсника. Применение интеграла Дюамеля. Связь между представлениями сигнала во временной и частотной областях.
^ 7. Трёхфазные цепи
Общая схема генерации, транспортирования и потребления энергии в трёхфазной цепи. Вращающееся магнитное поле. Фазное и линейное напряжения. Передаваемая мощность. Режимы с включением генератора и потребителя звездой и треугольником. Векторные диаграммы в симметричной трёхфазной цепи. Режимы при обрыве или коротком замыкании в цепи. Проблемы безопасности при работе с электроприборами и электроустановками, защитное зануление и заземление.
^ 8. Линейные цепи с распределёнными параметрами с поперечными волнами
Первичные погонные параметры цепи. Телеграфные уравнения для цепи без потерь. Волновые уравнения для напряжения и тока. Скорость волн и волновое сопротивление. Конфигурация электромагнитного поля в линии. Отражение волн, коэффициент стоячей волны. Распределение напряжения и тока в линии при коротком замыкании и холостом ходе на конце. Входное сопротивление нагруженного отрезка. Четвертьволновый трансформатор сопротивлений. Нестационарные процессы в длинной линии. Формирование импульсов в длинной линии.
^ 9. Нелинейные цепи с сосредоточенными параметрами
Примеры нелинейных элементов. Графический метод расчёта тока и напряжения в цепи с одним источником. Нелинейная цепь в установившемся режиме. Метод гармонического баланса.
^ 10. Электромагнитные устройства и электродвигатели
Правила расчёта магнитной цепи: магнитодвижущая сила и сопротивление. Параметры ферромагнитных материалов. Постоянный магнит. Расчёт индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником. Однофазный трансформатор с ферромагнитным сердечником.
^ Асинхронный, коллекторный и шаговый электродвигатели, их принцип действия и основные характеристики.
В результате изучения дисциплины студент бакалавриата должен:
знать: теоретические основы электротехники и электроники
уметь: производить расчет различных электротехнических устройств
владеть: основными методами расчета электротехнических устройств
Виды учебной работы: Лекционные, практические занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом, зачетом
Аннотация дисциплины
Физика твердого тела
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет ^ 4 зачетные единицы (144 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование базовых знаний в области физики конденсированного состояния вещества
Задачей изучения дисциплины является: освоение методов описания и экспериментальных исследований твердых тел на микро- и макроскопическом уровнях
Основные дидактические единицы (разделы):
^ Структура и симметрия кристаллов. Принципы строения конденсированных систем, ближний и дальний порядок, функция радиального распределения частиц, пространственная когерентность. Трансляции. Элементарная ячейка и базис. Точечная и пространственная симметрия. Предельные группы симметрии. Типы пространственных решеток. Принципы плотной и валентной упаковок. Индексы Миллера. Обратная решетка и межплоскостные расстояния. Зоны Бриллюэна.
^ Методы исследования кристаллической структуры. Методы структурных исследований: электронная микроскопия, туннельный и атомно-силовой микроскопы, дифракционные методы. Закон дифракции Брэгга-Вульфа. Нейтронография. Экспериментальные дифракционные методы рентгеноструктурного анализа. Условие дифракции и обратная решетка. Построение Эвальда. Уравнения дифракции Лауэ. Амплитуда рассеянной (дифрагированной) волны рентгеновского излучения. Электронная плотность. Структурный фактор базиса и атомный фактор рассеяния. Законы погасания.
^ Типы связей в кристаллах. Основные условия образования кристаллов. Энергия химической связи. Кристаллы инертных газов. Происхождение сил Ван-дер-Ваальса – Лондона. Природа сил отталкивания. Принцип Паули. Потенциал Ленарда-Джонса. Ионные кристаллы. Энергия Маделунга. Метод ячеек Эвьена. Метод Эвальда. Объемный модуль упругости кубических кристаллов. Энергия связи ковалентного кристалла. Полиморфизм. Степень ионности связи в кристаллах бинарных соединений. Металлическая связь и ее особенности. Энергия связи металлов. Кристаллохимические атомные и ионные радиусы. Кристаллы с водородными связями. Природа водородной связи и ее особенности.
^ Фононы и колебания решетки. Квантование энергии колебаний атомов решетки. Квазиимпульс. Законы сохранения энергии и импульса. Квазиупругая сила. Силовые постоянные. Колебания одномерной цепочки. Цепочка с базисом. Колебания трехмерного кристалла в гармоническом приближении. Динамическая матрица. Квантование энергии колебаний атомов решетки. Квазиимпульс. Законы сохранения энергии и импульса. Локальные фононные колебания в кристалле с примесями.
^ Упругие свойства кристаллов. Определение тензора деформаций. Тензор механических напряжений, его внутренняя симметрия. Закон Гука для анизотропной сплошной среды. Постоянные упругой податливости и упругой жесткости. Энергия упругой деформации. Тензор упругих модулей для кубического кристалла. Объемный модуль упругости и упругие постоянные кубического кристалла. Уравнение движения упругой анизотропной сплошной среды. Типы упругих волн и закон дисперсии фононов в континуальном приближении. Экспериментальное определение упругих постоянных. Расчет упругих постоянных кубического кристалла в приближении Борна-Кармана: сравнение с экспериментом и ограниченность модели.
^ Теплоемкость диэлектрических кристаллов. Температурная зависимость теплоемкости твердых тел. Закон Дюлонга-Пти. Функция распределения Планка для фононов. Модель Эйнштейна теплоемкости твердых тел. Плотность мод. Циклические граничные условия Борна-Кармана. Приближение Дебая и теория теплоемкости твердых тел. Температура Дебая. Ангармонизм колебаний решетки, тепловое расширение и теплопроводность твердых тел.
^ Свойства диэлектриков. Уравнения Максвелла для описания свойств диэлектриков. Макроскопическое электрическое поле. Поляризация. Диэлектрическая восприимчивость. Диэлектрическая проницаемость. Локальное поле. Поле Лорентца. Механизмы поляризации в кристаллах с различными типами химических связей. Уравнение Клаузиуса-Мосотти-Лорентца. Электронная поляризуемость. Взаимодействие электромагнитных волн с ионными кристаллами в инфракрасной области спектра. Поперечные и продольные оптические фононы. Поляритоны. Ионная поляризуемость. Соотношение Лиддена-Сакса-Теллера. Ориентационная дипольная поляризуемость. Диэлектрическая релаксация. Уравнение Дебая. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Тангенс диэлектрических потерь. Диэлектрические потери при различных типах поляризации.
^ Сегнето-, пиро- и пьезоэлектрики. Электрострикция.
В результате изучения дисциплины студент бакалавриата должен:
знать: физические закономерности и методы описания структуры, симметрии и свойств кристаллов
уметь: применять современные теоретические и экспериментальные методы для исследований твердых тел
владеть: математическим аппаратом, основными физическими представлениями описания свойств твердых тел
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом
^ Аннотация дисциплины
Автоматизация физического эксперимента
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетные единицы (144 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является:
ознакомление студентов с основами архитектуры ЭВМ, применяемых для управления экспериментальными установками, устройством и принципами работы наиболее распространенного интерфейсного оборудования, алгоритмами управления экспериментом и оперативной обработки экспериментальных данных, с принципами организации прикладного программного обеспечения и реализации основных алгоритмов оперативной обработки результатов эксперимента, выработать навыки их практического применения при управлении отдельными интерфейсными модулями и работе на управляемых ЭВМ экспериментальных установках.
Задачей изучения дисциплины является:^ Освоение современных методов цифровой обработки сигналов в физическом эксперименте
Основные дидактические единицы (разделы):
- Принципы и средства автоматизации физического эксперимента.
- Предпосылки применения компьютеров в экспериментальной физике.
- Области применения автоматизированных систем в экспериментальной физике.
- Блок-схемы связи ЭВМ с экспериментальными установками.
- Аппаратное обеспечение автоматизации эксперимента.
- Архитектура ЭВМ. Представление данных в ЭВМ, организация памяти, команды процессора.
- Особенности архитектуры IBM-совместимых компьютеров. Организация оперативной памяти, обработка прерываний, организация ввода-вывода.
- Модульные системы сопряжения ЭВМ и экспериментальных установок.
- ^ Система КАМАК.
Основные структуры системы, виды модулей КАМАК, организация горизонтальной магистрали (шины КАМАК), организация экспериментальной установки, управление крейтом КАМАК от IBM PC.
- Система PXI.
- Система VXI.
- Программное обеспечение автоматизации эксперимента.
- Требования к программному обеспечению управления и обработки данных эксперимента.
- Операционные системы автоматизированных установок. Алгоритмы оперативной обработки данных.
В результате изучения дисциплины студент бакалавриата должен:
знать: принципы, средства, аппаратное обеспечение автоматизации физического эксперимента
уметь: осуществлять цифровое сопряжение экспериментальных устройств и выполнять цифровую обработку экспериментальных данных
владеть: современными методами, применяемыми при автоматизации эксперимента
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
^ Аннотация дисциплины
Спектроскопия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных единиц (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является Формирование базовых знаний в области спектроскопии атомов и молекул, на основе общефизической и общетеоретической подготовки бакалавров-физиков. В результате изучения дисциплины обеспечивается возможность практического применения знаний в наукоемких и высокотехнологичных сферах деятельности, включая образование.
^ Задачей изучения дисциплины является: формирование универсальных и профессиональных компетенций.
Универсальные компетенции (общенаучные (ОНК) и инструментальные (ИК)) состоят в следующем:
– в использовании полученных теоретических и практических знаний, навыков и умений по курсу, при дальнейшем изучении специальных дисциплин (ОНК-1);
– в применении полученных знаний, навыков и умений для выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках курсовой и выпускной работы (ОНК-2);
– в умении разбираться в систематике спектров в связи с изучением явлений взаимодействия света со свободными и связанными атомами и молекулами (ИК-1);
– в овладении инструментальными средствами извлечения информации об энергетической структуре и строении свободных и связанных атомов, ионов и молекул, а также умения пользоваться ими при решении конкретных практических задач, как в спектроскопии, так и в смежных научно-прикладных областях (ИК-2);
– в умении работать с информацией в области спектроскопии в связи с решением вопросов смежных разделов физики, используя в качестве источников отечественную и зарубежную научную периодическую литературу, монографии, учебники, электронные ресурсы и Интернет (ИК-3);
– в активном применении навыков использования специализированных программных пакетов для выполнения расчетов и математического моделирования основных спектроскопических явлений при решении образовательных и научных задач (ИК-4).
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
– в использовании знания физических законов, работающих в области рентгеновской, оптической и радиоспектроскопии, при последующем изучении смежных дисциплин и дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области оптики и спектроскопии, физики конденсированного состояния вещества, квантовой и функциональной электроники (ПК-2).
^ Основные дидактические единицы (разделы): Общие вопросы спектроскопии. Основы приближенных методов описания и расчета электронных состояний в атомах и молекулах. Систематика состояний электронов в многоэлектронных атомах и спектры переходов. Экспериментальные методы атомной спектроскопии. Электрооптическая модель молекулы. Описание движений свободных молекул (электронного, колебательного, вращательного) и соответствующих им спектров. Электронно-колебательная спектроскопия связанных молекул. Экспериментальные методы молекулярной спектроскопии. Извлечение информации о строении и энергетической структуре свободных и связанных молекул. Основы радиоспектроскопии. Основы рентгеновской спектроскопии.
^ В результате изучения дисциплины студент бакалавриата должен
знать: основные приближения и методы, используемые для количественного описания электронных состояний и спектров атомов и ионов, строения и движений свободных и связанных молекул, систематику вращательных, колебательных, электронных спектров двухатомных и многоатомных молекул в приложении к конкретным явлениям взаимодействия света с молекулами, эффекты взаимодействия отдельных движений в молекулах и их спектроскопические проявления: особенности строения спектров при переходе от двухатомных молекул к многоатомным и от свободных молекул к связанным (молекулярные газы, жидкости, кристаллы); возможности радиоспектроскопии и рентгеновской спектроскопии.
уметь: выполнять оценки энергий переходов в электронных, колебательных, вращательных спектрах, строить простые модели атомных и молекулярных спектров, производить теоретико-групповой анализ вращательных, колебательных и электронных состояний и спектроскопических переходов, применять приобретенные знания для изучения явлений атомной и молекулярной спектроскопии с помощью инструментальных спектроскопических методов в разных областях электромагнитного спектра.
владеть: принципами и основами инструментальных спектроскопических методов извлечения информации об энергетической структуре и строении свободных и связанных атомов, ионов и молекул, (ИК-2).
^ Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом
Аннотация дисциплины
Электронные свойства твердых тел
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет ^ 3 зачетные единицы (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование базовых знаний
в области электронных свойств твердых тел
Задачей изучения дисциплины является: освоение методов описания и экспериментальных исследований твердых тел на микро- и макроскопическом уровнях
Основные дидактические единицы (разделы):
^ Электроны в металлах. Классические модели газа свободных электронов Друде и Лорентца. Электронная проводимость, теплоемкость, теплопроводность металлов. Несостоятельность классических моделей. Статистика Ферми-Дирака для электронного газа. Уравнение Шредингера и волновые функции свободных электронов. Энергетические уровни и плотность электронных состояний. Температурная зависимость функции распределения Ферми-Дирака. Энергия Ферми и ее температурная зависимость. Поверхность Ферми. Электронная теплоемкость. Модель металлической проводимости Зоммерфельда. Теплопроводность металлов. Закон Видемана-Франца.
^ Плазменные колебания электронного газа. Движение электронов в металле в магнитном поле. Циклотронная частота. Статическое магнетосопротивление. Эффект Холла в металлах.
^ Энергетическая зонная структура. Модель Кронинга-Пени. Модель почти свободных электронов (ПСЭ). Дифракция Брэгга для электронов на границе зоны Бриллюэна. Зоны разрешенных и запрещенных энергий в модели ПСЭ. Теорема Блоха. Волновое уравнение для электрона в поле периодического потенциала. Энергетический спектр состояний сильно связанных электронов (оценка методом линейной комбинации атомных орбиталей). Эффективная масса и ширина разрешенной зоны. Схема приведенных зон. Особенности на границе зоны Бриллюэна. Число энергетических уровней в зоне. Металлы, полуметаллы, диэлектрики и полупроводники с точки зрения заполнения зон. Строение поверхности Ферми. Электроны и дырки. Физическая интерпретация эффективной массы.
Полупроводники. Собственные полупроводники. Запрещенная зона. Фотопроводимость. Прямые и непрямые процессы поглощения фотонов. Дрейфовая скорость. Подвижность. Концентрация электронов (дырок) в зоне проводимости (валентной зоне). Закон действующих масс. Донорные и акцепторные примеси. Электронная и дырочная проводимость. Температурная ионизация примесных центров. Методы определения знака носителей тока в полупроводниках (эффект Холла, термоэлектродвижущая сила). Температурная зависимость проводимости в примесном полупроводнике.
^ Магнитные свойства твердых тел. Напряженность и индукция магнитного поля. Магнитная восприимчивость. Намагниченность. Диамагнетизм атомов. Прецессия Лармора. Формула Ланжевена. Модель ферромагнетизма Гейзенберга. Квантовая теория диамагнетизма и парамагнетизма. Закон Кюри. Ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Приближение молекулярного поля. Спонтанная намагниченность. Температурная зависимость магнитной восприимчивости (закон Кюри-Вейсса). Точка Кюри. Домены. Кривая намагничивания ферромагнетиков в переменном поле. Коэрцитивная сила и гистерезис. Ферримагнетики. Антиферромагнетики. Точка Нееля.