Курс «физика конденсированного состояния»

(для студентов физического факультета, 3-й курс, 5-ый семестр)

АННОТАЦИЯ

Физика конденсированного состояния является одной из наиболее важных областей современной физики. Основная задача курса — представить основные, понятия, подходы и эффекты физики конденсированного состояния на уровне курса общей физики с тем, чтобы при дальнейшем изучении отдельных разделов уже иметь представление об этой отрасли физики в целом.

1. Введение. Определение конденсированных сред. Происхождение Вселенной — концепция Большого Взрыва. Сценарий образования химических элементов.

2. Основы квантовой механики. Квантовые свойства излучения. Волновые свойства микрочастиц. Объяснение спектральных . закономерностей в рамках теории Бора. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей. Уравнение Шредингера. Квантование спектра микрочастиц. Атом водорода. Спектр многоэлектронных атомов.

3. Формирование кристаллической структуры из изолированных атомов. Свойства полос разрешенных энергий. Теорема Блоха. Понятие квазиимпульса. Зона Бриллюэна. Метод почти свободных электронов. Формирование зонного спектра. Эффективная масса. Энергия Ферми и поверхность Ферми. Метод сильной связи. Типы химических связей.

4. Движение электрона во внешнем магнитном поле. Квантование спектра. Плотность состояний. Уровни Ландау. Квантовые осцилляционные эффекты. Движение электрона во внешнем электрическом поле.

5. Колебания атомов в кристаллической решетке. Одномерная цепочка атомов. Акустические и оптические фононы. Теплоемкость решетки. Модель Эйнштейна и модель Дебая. Электронная теплоемкость. Взаимодействие фононов. Тепловое расширение решетки.

6. Полупроводники. Статистика носителей заряда в полупроводниках. Электроны и дырки. Полупроводники с прямой и непрямой щелью. Оптическая и термическая активация. Легирование полупроводников. Доноры и акцепторы. Энергия примесных состояний. Полупроводниковые сверхрешетки. Квантование спектра. Квантовый эффект Холла.

7. Магнитные свойства веществ. Диамагнетизм и парамагнетизм. Закон Кюри—Вейсса. Гиромагнитное отношение. Квантование магнитного момента. Понятие о спине, ферромагнетизм. Понятие об обменном взаимодействии. Обменный интеграл. Магнитные домены. Спиновые волны — магноны. Антиферромагнетизм.

8. Сверхтекучесть гелия. Вязкозть жидкого гелия. Теплоемкость жидкого гелия. Теплопроводность жидкого гелия. Двухжидкостная модель. Бозе - конденсация. Гелий — три.

9. Сверхпроводимость. Основная феноменология. Эффект Мейсснера. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Вихри Абрикосова. Туннельные эффекты в сверхпроводниках. Эффект Джозефсона. Высокотемпературные сверхпроводники. Уравнение Лондонов. Основные идеи теории Бардина-Купера-Шриффера. Электронные пары. Теория Гинзбурга-Ландау.

10. Неупорядоченные среды. Примеры неупорядоченных сред. Основные свойства неупорядоченных сред. Случайное поле. Ближний и дальний порядок. Концепция плотности состояний. Сильно легированные полупроводники. Щель подвижности.

11. Полимеры — неупорядоченные среды. Основные подходы физики полимеров.

12. Эффекты самоорганизации. Открытые системы.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Займан "Принципы теории твердого тела"

2. Уэрт, Томсон "физика твердого тела"

3. Ашкрофт Мермин "Физика твердого тела"

4. В.Л.Бонч—Бруевич, Калашников "физика полупроводников"

5. Н.Б.Брандт, С.М.Чудинов "Электронная структура металлов"

6. М.И.Каганов, Цукерник "Природа магнетизма"

7. Эдельман "Вблизи абсолютного нуля"

8. Тилли, Тилли "Сверхтекучесть и сверхпроводимость"

9. А.Ю.Гросберг, А.Р.Хохлов "Физика в мире полимеров"

10. А.С.Михайлов "Автоволны"

Программу составил профессор кафедры физики низких температур и сверхпроводимости Д.Р.Хохлов