МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
Теоретическая физика
Направление подготовки / 03.06.01, Физика и астрономия, Теоретическая физика
Образовательная программа «Теоретическая физика»
Форма подготовки (очная)
Школа естественных наук ДВФУ
Кафедра теоретической и экспериментальной физики
курс 2 семестр 4
лекции 18 час. / 0,5 з.е.
практические занятия 18 час. / 0,5 з.е.
лабораторные работы 0час. / 0 з.е.
всего часов аудиторной нагрузки 36 (час.) / 1 з.е.
самостоятельная работа 72 (час.) / 2 з.е.
контрольные работы (количество)
курсовая работа / курсовой проект не предусмотрены
зачет не предусмотрен
экзамен 4 семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного
образовательного стандарта высшего образования (уровень подготовки кадров высшей
квалификации), утвержденного приказом министерства образования и науки РФ от 30 июля 2014
№ 867
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры теоретической и экспериментальной физики,
протокол № 5 от «12» декабря 2014 г.
Заведующий кафедрой: Белоконь В.И.
Составитель: д-р физ.-мат. наук, профессор, профессор каф. теоретической и экспериментальной
физики В.И. Белоконь.
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20____ г. № ________
Заведующий кафедрой _____________________ ______________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» __________________ 20____ г. № ________
Заведующий кафедрой _____________________ _______________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
АННОТАЦИЯ
Дисциплина «Теоретическая физика» предназначена для аспирантов,
обучающихся по образовательной программе «Теоретическая физика» и
входит в вариативную часть учебного плана.
При
разработке
рабочей
программы
учебной
дисциплины
использованы Федеральный государственный образовательный стандарт
высшего образования (уровень подготовки кадров высшей квалификации) по
направлению подготовки 03.06.01 – «Физика и астрономия», учебный план
подготовки аспирантов по профилю «Теоретическая физика».
Цель изучения дисциплины: подготовка к сдаче кандидатского
минимума по теоретической физике.
Задачи:
1.
Способствовать освоению аспирантами основных разделов курса
теоретической физики, необходимых для дальнейшей успешной научной
деятельности.
2.
Формирование
компетенций,
соответствующих
профилю
«Теоретическая физика».
Интерактивные формы обучения составляют 18 часов и включают в
себя дискуссии по основным вопросам образовательной программы.
Компетенции выпускника, формируемые в результате изучения
дисциплины:
Универсальная компетенция:
– УК-1 Способность к критическому анализу и оценке современных
научных
достижений,
генерированию
новых
идей
при
решении
исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных
областях.
Общепрофессиональная компетенция:
–
ОПК-1
Способность
самостоятельно
осуществлять
научно-
исследовательскую деятельность в области физики и астрономии с
использованием современных методов исследования и информационнокоммуникационных технологий.
Профессиональные компетенции:
– ПК-1 Владение методами математического описания физических
полей;
– ПК-2 Владение основными методами компьютерного моделирования
физических процессов;
– ПК-3 Владение основными методами исследования физических
свойств и функциональных характеристик конденсированных сред.
Требования к уровню усвоения содержания дисциплины
Аспиранты должны приобрести следующие знания и умения:
Должны знать:
– методы критического анализа и оценки современных научных
достижений, а также методы генерирования новых идей при решении
исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных
областях;
– современное состояние науки в выбранной области теоретической
физики;
–
современные
способы
использования
информационно-
коммуникационных технологий в области теоретической физики;
– основные методы математического описания физических полей;
– основные методы компьютерного моделирования;
– основные методы математического описания полей и процессов,
протекающих в конденсированных средах;
– основные методы исследования
полей и физических свойств
конденсированных сред;
–
методы
исследования
конденсированных сред;
функциональных
характеристик
Должны уметь:
– анализировать альтернативные варианты решения исследовательских
и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши
реализации этих вариантов при решении исследовательских и практических
задач генерировать новые идеи, поддающиеся операционализации исходя из
наличных ресурсов и ограничений;
– навыками анализа методологических проблем, возникающих при
решении исследовательских и практических задач, в том числе в
междисциплинарных областях;
– навыками критического анализа и оценки современных научных
достижений и результатов деятельности по решению исследовательских и
практических задач, в том числе в междисциплинарных областях;
– рационально организовывать научную работу в выбранной области
теоретической физики;
– представлять результаты научной работы;
– готовить заявки на получение научных грантов и заключения
контрактов по НИР в выбранной области теоретической физики;
– выделять математические методы, необходимые для описания
физических процессов, протекающих как на уровне элементарных частиц,
так и на атомном уровне и в конденсированных средах;
–
критически
оценивать
область
применимости
выбранных
математических методов;
– выбирать методы математического описания полей,
физических
свойств и функциональных характеристик процессов, протекающих в
конденсированных средах;
– определять рамки применимости математического метода описания
процессов,
протекающих
в
конденсированных
средах
для
решения
конкретной задачи;
– выбирать и применять адекватные методы исследования полей и
физических свойств конденсированных сред;
– выбирать и применять методы исследования функциональных
характеристик конденсированных сред;
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ
I.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА (18 часов).
МОДУЛЬ 1. Механика (2 часа).
Тема 1. Обобщенные координаты, принцип наименьшего действия,
функция Лагранжа (1 час).
Тема 2. Канонические уравнения, уравнение Гамильтона, скобки
Пуассона, действие как функция координат, теорема Лиувилля, уравнение.
Гамильтона-Якоби, разделение переменных (1час).
МОДУЛЬ 2. Теория поля (4 часа).
Раздел I. Четырехмерный потенциал поля (2 часа).
Тема
1.
(градиентная)
Уравнения
движения
инвариантность.
заряда
Тензор
в
поле,
калибровочная
электромагнитного
поля.
Преобразование Лоренца для поля. Инварианты поля (1час).
Тема
2.
Действие
электромагнитного
поля.
для
электромагнитного
Четырехмерный
вектор
поля.
Уравнения
тока.
Уравнение
непрерывности. Плотность и поток энергии. Тензор энергии-импульса (1час).
Раздел II. Электромагнитные волны (2часа).
Тема 1. Волновое уравнение. Плоские волны. Монохроматическая
плоская волна (1час).
Тема 2. Теория излучения (1час).
МОДУЛЬ 3. Теория тяготения (2часа).
Тема
1.
Метрика.
Ковариантное
дифференцирование.
Кристоффеля. Действие для частицы в гравитационном поле (1час).
Символы
Тема 2. Уравнения гравитационного поля. Тензор кривизны. Действие
для гравитационного поля. Тензор энергии-импульса. Уравнения Эйнштейна
(1час).
МОДУЛЬ 4. Квантовая механика (4 часа).
Тема
1.
Операторы.
Дискретный
и
непрерывный
спектры.
Гамильтониан. Стационарные состояния. Уравнение Шредингера. Основные
свойства уравнения Шредингера. Одномерное движение. Одномерный
осциллятор (2 часа).
Тема 2. Симметрия при перестановке частиц. Вторичное квантование
для бозонов и фермионов. Обменное взаимодействие. Состояние электронов
атома. Уровни энергии. С амосогласованное поле. Уравнение Томаса-Ферми.
Тонкая структура атомных уровней. Периодическая система Менделеева (2
часа).
Модуль 5. Статистическая физика (6 часов).
Тема
1.
Закон
возрастания
энтропии.
Микроканоническое
распределение. Распределение Гиббса. Распределение Гиббса с переменным
числом частиц. Термодинамические величины. Температура. Работа и
количество тепла. Термодинамические потенциалы. Термодинамические
неравенства (2часа).
Тема 2. Вырожденный идеальный ферми-газ. Свойства вещества при
больших плотностях. Вырожденный бозе-газ. Конденсация Бозе-Эйнштейна.
Равновесное тепловое излучение. Формула Планка. Светимость абсолютно
черного тела (4 часа).
II.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ
ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА (18 часов), в том числе 18 часов в
интерактивной форме.
Занятие
1.
Метрика
Шварцшильда.
Гравитационный
коллапс.
Релятивистская космология. Открытая, закрытая и плоская модели (2 / 2
часа).
Занятие
2.
Электростатика
Диэлектрическая
проницаемость
диэлектриков
и
и
проводников.
проводимость.
Термодинамика
диэлектриков (2/2 часа).
Занятие 3. Сверхпроводники. Магнитные свойства. Сверхпроводящий
ток. Критическое поле (2/2 часа).
Занятие 4. Неидеальный бозе-газ. Симметрия волновой функции
системы бозонов, бозе-конденсат. Слабонеидеальный бозе-газ. Модель
Боголюбова (2/2часа).
Занятие 5. Спектр возбуждений. Сверхтекучесть. Двухжидкостное
описание.
Критерий
Ландау.
Теория
Фейнмана.
Квантовые
вихри.
Корреляции в положении частиц бозе-газа (2/2 часа).
Занятие
6.
Обменное
взаимодействие.
Магнитные
свойства
изолированного атома. Правило Хунда. Гамильтониан Гейзенберга. Модель
Хаббарда.
Природа
магнетизма
металлов.
Спиновый
парамагнетизм.
Магнитный порядок. Ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Метод
среднего поля для ферромагнетика (2/2 часа).
Занятие 7. Квантовые флуктуации и спиновые волны в ферромагнетике.
Вклад магнонов в термодинамику магнетиков. Динамика магнитного
момента в ферромагнетике. Уравнение Ландау-Лифшица (2/2 часа).
Занятия 8. Симметрии лагранжиана и теорема Нетер. Алгебра токов
(2/2 часа).
Занятия 9. Дискретные симметрии. СРТ теорема и связь спина со
статистикой (2/2 часа).
III.
КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА.
Фонд оценочных средств прилагается.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
IV.
ДИСЦИПЛИНЫ.
Основная литература:
1. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика: учебное пособие для физических
специальностей университетов в 10 т. : т. 8 . Электродинамика сплошных
сред/ Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – М.:, Физматлит, 2006. - 731 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:264769&theme=FEFU
2. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика: учебное пособие для физических
специальностей университетов. в 10 т. : т. 5 . Статистическая физика: ч. 1 /
Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – М.:, Физматлит, 2010. - 616 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:675043&theme=FEFU
3. Санеев, Э.Л. Элементы квантовой механики. Физика твердого тела.
Ядерная физика/ Э.Л. Санеев, З.В. Щелкунова, В.Б. Шагдаров. - Улан-Удэ:
Изд-во ВСГТУ, 2005. - 32 с.
http://window.edu.ru/resource/602/18602
Дополнительная литература:
1. Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Статистическая физика/ М.А.
Лентович.
-
.
Лань,
2008,
-
419
с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:281582&theme=FEFU
2. Крамм М. Н., Сборник задач по основам электродинамики/ М.Н. Крамм. Лань
2011, 256 с. http://e.lanbook.com/view/book/1541/
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:710671&theme=FEFU
3. Савельев И.В. Основы теоретической физики. В 2-х тт. Том 1. Механика.
Электродинамика
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:314519&theme=FEFU
4. Савельев И.В. Основы теоретической физики. В 2-х тт. Том 2. Квантовая
механика. Основы теоретической физики. В 2-х тт. Том 2. Квантовая механика.
Лань, 2005, 928 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:664874&theme=FEFU