Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика»




Скачать 323.36 Kb.
НазваниеПримерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика»
страница1/3
Дата публикации23.03.2013
Размер323.36 Kb.
ТипПримерная программа
litcey.ru > Физика > Примерная программа
  1   2   3




Учебный курс «Статистическая физика» является частью профессионального цикла подготовки бакалавра физики. Дисциплина изучается студентами третьего курса физического факультета. Программа курса подготовлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта третьего поколения.

Цели курса – дать представление об основных законах и явлениях статистической физики, обучить применению современных методов термодинамики, статистической механики и кинетики в работе с физическими системами, научить студентов решать элементарные задачи и делать несложные оценки, и наконец, сформировать общекультурные и профессиональные навыки физика-исследователя. Односеместровый курс «Статистическая физика» состоит из лекционных и практических занятий, сопровождаемых регулярной индивидуальной работой преподавателя со студентами в процессе сдачи семестровых домашних заданий, консультаций, а также самостоятельных занятий. В конце каждого семестра проводится экзамен.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 академических часа (из них 96 аудиторных). Программой дисциплины предусмотрены 48 часов лекционных и 48 часов практических занятий, а также 48 часов самостоятельной работы.

Автор

докт. физ.-мат. наук, проф. В. Ф. Дмитриев
Программа учебного курса подготовлена в рамках реализации Программы развития НИУ-НГУ на 2009–2018 г. г.

 Новосибирский государственный

университет, 2010
Приложение № 2.
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины)
Программа курса «Статистическая физика» составлена в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста бакалавра по профессиональному циклу дисциплин (Б.3) по направлению «011200 Физика», а также задачами, стоящими перед Новосибирским государственным университетом по реализации Программы развития НГУ.
Автор (авторы) ^ Дмитриев Владимир Федорович, д.ф.-м.н, с.н.с, профессор кафедры.
Факультет: физический

Кафедра: теоретической физики
1. Цели освоения дисциплины (курса)

Дисциплина (курс) «Статистическая физика» имеет своей целью: дать набор сведений о методах и подходах статистической физики и научить пользоваться этими методами в широком круге приложений; от классической механики газов и жидкостей, до квантовых статистических эффектов в электронном газе, фононном газе и других явлениях в физике твердого тела, а также в атомном ядре и в равновесном излучении тел.
^ 2. Место дисциплины в структуре образовательной программы

Курс относится к циклу фундаментальных общефизических дисциплин. В результате прохождения курса у студентов физического факультета должно сформироваться представление о фундаментальных принципах, на которых базируется эта дисциплина, о статистических методах и подходах, используемых при описании макроскопических систем как в классической, так и в квантовой областях. Необходимыми предпосылками для успешного освоения курса являются следующие. В цикле математических дисциплин: знание математического анализа, функционального анализа, методов математической физики и умение применять эти знания при решении задач. В цикле физических дисциплин: знание термодинамики, классической механики. Необходимо также быть знакомыми с основами механики и электродинамики сплошных сред, а также основ квантовой механики. Необходимость владения указанными выше математическими дисциплинами обусловлена тем обстоятельством, что они составляют основу теоретического аппарата для перечисленных выше физических дисциплин. Выбор физических дисциплин, знание которых необходимо для освоения курса, обусловлен универсальностью методов статистической физики, применимых для любой системы содержащей макроскопическое число частиц. Сюда относятся как классические газы и жидкости, так и квантовые системы, такие как электронный газ в металлах, колебания кристаллической решетки. В последние десятилетия бурное развитие получили исследования двумерных систем (графен, квантовые точки, двумерный эффект Холла), понимание которых требует знания нерелятивистской квантовой механики и умения решать квантовые задачи. Изучение физики твердого тела также требует знания и применения методов статистической физики. Методы статистической физики используются и при описании мезоскопических систем, в которых число частиц уже достаточно велико, но термодинамический предел еще не достигнут. Типичными примерами таких систем являются атомное ядро, квантовые точки, атомные кластеры.


  1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

«Статистическая физика».



  • общекультурные компетенции: ОК-1, ОК-5, ОК-17, ОК-18, ОК-20, ОК-21;

  • профессиональные компетенции: ПК-1 –ПК-4 , ПК-5, ПК-10.


В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

  • Знать: основные принципы лежащие в основании статистической физики, что такое статистический ансамбль, общие свойства и различия между микроканоническим, каноническим и большим каноническим ансамблями. Круг явлений, в которых возможно применение методов статистической физики.

  • Уметь: зная законы поведения частиц, из которых построена система (молекулы, атомы, ионы, кванты и т. д.), устанавливать законы поведения макроскопического количества вещества.

  • Владеть методами нахождения термодинамических характеристик вещества пользуясь статистическими ансамблями и законами взаимодействия отдельных частиц.


^ 4. Структура и содержание дисциплины «Статистическая физика»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.






п/п


Раздел

дисциплины

Семестр

Неделя семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

^ Формы текущего контроля успеваемости

(по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации

(по семестрам)

1

Статистический подход к описанию сложных систем. Статистические ансамбли. Статистический вес макроскопического состояния системы.

6-й

1-я

4 часа лекций

2 часа семинаров

Самостоятельные занятия (в том числе решение семестровых домашних заданий и их индивидуальная сдача),

4 часа

Разбор решений у доски на каждом семинаре.

В начале каждого очередного занятия проверка задач, заданных на дом.

2

Микроканоническое распределение. Энтропия. Условие теплового равновесия. Вывод равенства dE=TdS-PdV.

6-й

2-я

2 часа лекций

4 часа семинаров

4 часа







3

Каноническое распределение Гиббса. Распределение по энергиям для тела в термостате.

Статистическая сумма и свободная энергия. Вывод равенства dF=-SdT-PdV из канонического распределения. Эквивалентность ансамблей в термодинамическом пределе.

6-й

3-я

4 часа лекций

2 часа семинаров

4 часа







4

Химический потенциал. Большое каноническое распределение. Ω -потенциал.

Химическое равновесие. Закон действующих масс. Теплота реакции. Степень ионизации плазмы.

6-й

4-я

2 часа лекций

4 часа семинаров

4 часа







5

Идеальный Ферми-газ. Статистика электронов в металлах. Теплоемкость электронного газа в металле. Статистика электронов и дырок в полупроводниках.

6-й

5-я

4 часа лекций

2 часа семинаров

4 часа







6

Идеальный бозе-газ. Конденсация Бозе–Эйнштейна. Распределение Планка.

6-й

6-я

2 часа лекций

4 часа семинаров

4 часа







7

Неидеальный газ. Второй вириальный коэффициент. Газ Ван-дер-Ваальса.

6-й

7-я

4 часа лекций

2 часа семинаров

4 часа

Опрос по пройденному материалу.




8

Условия равновесия фаз. Примеры диаграмм состояния. Тройная точка.

6-й

8-я

2 часа лекций

4 часа семинаров

2 часа







9

Tеория ферромагнетизма Вейсса.

Модель Изинга. Приближение молекулярного поля. Теория Ландау фазовых переходов второго рода.

6-й

9-я

4 часа лекций

2 часа семинаров

2 часа







10

Квазистатические флуктуации.

Флуктуации параметра порядка. Границы применимости теории фазовых переходов Ландау.

6-й

10-я

3 часа лекций

4 часа семинаров

4 часа







11

Критические индексы, понятие о флуктуационной теории фазовых переходов второго рода. Рэлеевское рассеяние света. Дублет Мандельштама - Бриллюена.

6-й

11-я

4 часа лекций

3 часа семинаров

2 часа







12

Броуновское движение. Уравнение Ланжевена. Корреляционная функция скоростей. Средний квадрат смещения броуновской частицы. Корреляционная функция случайных сил.

6-й

12-я

4 часа лекций

4 часа семинаров

2 часа







13

Корреляция флуктуаций во времени. Связь флуктуаций и диссипации. Спектральное разложение флуктуаций. Корреляция компонент Фурье флуктуаций.

Уравнение диффузии.

6-й

13-я

4 часа лекций

3 часа семинаров

2 часа







14

Кинетическое уравнение для газов. Учет взаимодействия молекул при малом радиусе сил (интеграл столкновений). H - теорема Больцмана.

6-й

14-я

3 часа лекций

4 часа семинаров

3 часа







15

Электронный газ в металлах. Интеграл столкновений для рассеяния электронов на примесях. Учет тождественности электронов.

Приближение времени релаксации в кинетическом уравнении. Электропроводность электронного газа в металле при рассеянии на примесях.

Теплопроводность электронного газа в металле при рассеянии на примесях. Термоэлектрические

эффекты.

6-й

15-я

4 часа лекций

4 часа семинаров

3 часа




Экзамен

Итого










48 часов

48

часов

48

часов








^ Примерный план семинарских занятий (6-й семестр).
1.Термодинамика (повторение)
Энергия, энтропия, энтальпия, свободная энергия. Теплота, поглощаемая при зарядке конденсатора. Теплота, при удалении заряда от диэлектрика.
^ 2-4. Микроканоническое и каноническое распределения.
Больцмановский газ. Энергия и теплоемкость осциллятора - из микроканонического распределения. Двухуровневая система - модель резины. Теплоемкость при высоком вырождении верхнего уровня. Газ в объеме с потенциальной ямой. Диэлектрическая проницаемость газа диполей.(Классические диполи, высокие температуры). Охлаждение методом размагничивания парамагнитных солей: цилиндрический образец на оси соленоида, теплоемкость в отсутствие магнитного поля C=VaT3. Молекулярные пучки - опыт Штерна. Заполнение откачанного сосуда (при разных соотношениях размера отверстия и длины свободного пробега). Эффект Кнудсена. Скоро ли появится в комнате молекула с энергией 2, 3, 4 эВ? Теплоемкости H2O, CO2 в зависимости от температуры. Поправки к теплоемкости двухатомного газа, вызванные ангармоничностью колебаний. Об учете в статистической сумме дискретных уровней атома водорода. Атмосфера планеты.
  1   2   3

Похожие:

Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред»
Учебный курс «Физика сплошных сред» является частью профессионального цикла подготовки бакалавра физики. Дисциплина изучается студентами...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Аналитическая механика»
Учебный курс «Аналитическая механика» является частью профессионального цикла подготовки бакалавра физики. Дисциплина изучается студентами...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа...
Учебный курс «Введение в физику твердого тела» является частью профессионального цикла подготовки бакалавра физики. Дисциплина изучается...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебной дисциплины
Примерная программа учебной дисциплины «Физическая культура» для средних специальных учебных заведений (Базовый уровень). – М.: Издательский...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебной дисциплины «Теплотехника»
Примерная программа служит основой для разработки рабочей программы учебной дисциплины образовательным учреждением
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconРабочая программа учебной дисциплины основы экономической теории...
Примерная программа учебной дисциплины Основы экономической теории разработана на основе Федерального государственного образовательного...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебной дисциплины озеленение населенных мест...
Примерная программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – фгос)...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПрограмма курса «Математическая статистика» для студентов 3-го курса...
Статистическая модель, примеры. Теорема Гливенко-Кантелли. Понятие о методе подстановки на примерах выборочных моментов и квантилей,...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебной дисциплины маркетинг для специальности 0607 Маркетинг (по отраслям)
Примерная программа учебной дисциплины "Маркетинг". – М.: Издательский отдел ипр спо, 2003. – 24 с
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Статистическая физика» iconПримерная программа учебной дисциплины основы этики для средних специальных...
Примерная программа учебной дисциплины «Основы этики». – М.: Издательский отдел ипр спо, 2003. – 24 с
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница