Квантовая теория твердых тел

Аннотация рабочей программы учебной дисциплины
«Квантовая теория твердых тел»
Общее количество зачетных единиц – 5;
общее количество часов – 180 ч;
аудиторные занятия – 90 ч (36ч – лекции, 54ч – практические занятия);
самостоятельная работа – 90 ч.
Форма контроля: экзамен (6 сем.)
1. Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины «Квантовая теория твердых тел»:
получить представление о современной физической теории как обобщении
наблюдений, практического опыта и эксперимента, об особенностях
квантово-механического описания явлений в реальных кристаллах и
объяснения их физических свойств.
Задачами дисциплины являются: формирование понятийнотерминологической базы квантово-механического описания движения
материальных объектов; изучение основных законов квантовой теории
твердых тел; овладение методами и приемами решения задач в указанной
предметной области.
2. Требования к уровню освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:

способностью использовать в познавательной и профессиональной
деятельности базовые знания в области математики и естественных
наук (ОК-1);

способностью выстраивать и реализовывать перспективные линии
интеллектуального, культурного, нравственного, физического и
профессионального саморазвития самосовершенствования (ОК-5);

способностью использовать базовые теоретические знания для
решения профессиональных задач (ПК-1);

способностью применять на практике базовые профессиональные
навыки (ПК-2);

способностью эксплуатировать современную физическую аппаратуру и
оборудование (ПК-3);

способностью использовать специализированные знания в области
физики для освоения профильных дисциплин (в соответствии с
профилем подготовки) (ПК-4).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать теоретические основы (понятия, законы, модели) квантовой
теории твердых тел;
уметь понимать, излагать и критически анализировать базовую
физическую информацию в указанной предметной области; правильно
соотносить содержание конкретных задач с общими законами физики,
эффективно применять общие законы физики для решения конкретных задач
в области физики твердого тела и на междисциплинарных границах физики с
другими областями знаний; пользоваться основными математическими
методами, ставить и решать простейшие задачи в области квантовой теории
твердых тел, обрабатывать, анализировать и оценивать полученные
результаты; строить модели изучаемых физических процессов и явлений,
использовать для их изучения доступный математический аппарат, включая
методы вычислительной математики.
владеть методами обработки и анализа экспериментальной и
теоретической физической информации, использовать при работе
справочную и учебную литературу, находить другие необходимые источники
информации и работать с ними.
3. Содержание дисциплины. Основные разделы
Электроны в металлах. Свойства электронного газа в основном
состоянии. Термодинамические свойства газа свободных электронов в
приближении сферы Ферми. Электроны в периодическом поле. Теорема
Блоха. Зоны Бриллюэна. Энергетические зоны. Поверхность Ферми.
Приближение почти свободных электронов. Закон дисперсии и волновые
функции электронов. Современные методы расчета. Псевдопотенциал. Метод
сильной связи. Плотность состояний. Когезионная энергия. Квантовая теория
гармонического кристалла. Общая теория теплоемкости кристалла. Модели
Дебая и Эйнштейна. Фононы и фононный спектр. Теплоемкость при
высоких, низких и промежуточных температурах. Квантовая теория
электронных (электрических, магнитных, гальваномагнитных, оптических и
сверхпроводящих) свойств.
Составитель: Котов Е.А.., канд. физ.-мат. наук, доцент