11.12.2017 
  

В связи с обновлением программного обеспечения сайт находится на реконструкции (некоторые страницы и сервисы могут быть недоступны)

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА 

 

 

 

 

Утверждено на заседании

Ученого совета ИФТТ РАН

28 февраля 2005г.

 

Протокол № 4

 

Председатель Ученого совета,

 директор ИФТТ РАН

 

Профессор

 

_____________________ В.В.Кведер

“_1_” _марта___2005г.

 

 

 

 

 

 

 

ПРОГРАММА

 

Вступительного экзамена в аспирантуру  по специальности

01.04.07. – физика конденсированного состояния

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Черноголовка – 2005 г.

 

 

 

А. Элементы общей физики

 

1.      Механика

Основные кинематические характеристики движения материальной точки

2.      Электричество  и магнетизм

3.      Оптика и акустика

4.      Квантовая механика и строение вещества

5.      термодинамика и статистическая физика

6.       

 

 

1. Силы связи в твердых телах

 

            Электронная структура атомов. Химическая связь и валентность. Типы сил связи в конденсированном состоянии: ван-дер-ваальсова связь, ионная связь, ковалентная связь, металлическая связь.

 

            Химическая связь и ближний порядок. Структура вещества с ненаправленным

взаимодействием. Примеры кристаллических структур, отвечающих плотным упаковкам шаров: простая кубическая, ОЦК, ГЦК, ГПУ, структура типа CsCl, типа NaCl, структура типа перовскита CaTiO3.

 

Основные свойства ковалентной связи. Структура веществ с ковалентными связями. Структура веществ типа селена. Гибридизация атомных орбиталей в молекулах и кристаллах. Структура типа алмаза и графита.

 

 

2. Симметрия твердых тел

 

            Кристаллические и аморфные твердые тела. Трансляционная инвариантность. Базис и кристаллическая структура. Элементарная ячейка. Ячейка Вигнера - Зейтца. Решетка Браве. Обозначения узлов, направлений и плоскостей в кристалле. Обратная решетка, ее свойства. Зона Бриллюэна.

            Элементы симметрии кристаллов: повороты, отражения, инверсия, инверсионные повороты, трансляции. Операции (преобразования) симметрии.

 

Элементы теории групп, группы симметрии. Возможные порядки поворотных осей в кристалле. Пространственные и точечные группы (кристаллические классы). Классификация решеток Браве.

 

 

3. Дефекты в твердых телах

 

            Точечные дефекты, их образование и диффузия. Вакансии и межузельные атомы. Дефекты Френкеля и Шоттки.

           

Линейные дефекты. Краевые и винтовые дислокации. Роль дислокаций в пластической деформации.

 

 

4. Дифракция в кристаллах

 

            Распространение волн в кристаллах. Дифракция рентгеновских лучей, нейтронов и электронов в кристалле. Упругое и неупругое рассеяние, их особенности.

 

Брэгговские отражения. Атомный и структурный факторы. Дифракция в аморфных веществах.

 

 

5. Колебания решетки

 

            Колебания кристаллической решетки. Уравнения движения атомов. Простая и сложная одномерные цепочки атомов. Закон дисперсии упругих волн. Акустические и оптические колебания. Квантование колебаний. Фононы. Электрон-фононное взаимодействие.

 

 

6. Тепловые свойства твердых тел

 

            Теплоемкость твердых тел. Решеточная теплоемкость. Электронная теплоемкость. Температурная зависимость решеточной и электронной теплоемкости.

 

Классическая теория теплоемкости. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы в классической физике. Границы справедливости классической теории.

            Квантовая теория теплоемкости по Эйнштейну и Дебаю. Предельные случаи высоких и низких температур. Температура Дебая.

           

Тепловое расширение твердых тел. Его физическое происхождение. Ангармонические колебания.

 

Теплопроводность решеточная и электронная. Закон Видемана - Франца для электронной теплоемкости и теплопроводности.

 

 

7. Электронные свойства твердых тел

 

            Электронные свойства твердых тел: основные экспериментальные факты. Проводимость, эффект Холла, термоЭДС, фотопроводимость, оптическое поглощение. Трудности объяснения этих фактов на основе классической теории Друде.

 

Основные приближения зонной теории. Граничные условия Борна - Кармана. Теорема Блоха. Блоховские функции. Квазиимпульс. Зоны Бриллюэна. Энергетические зоны.

 

Брэгговское отражение электронов при движении по кристаллу. Полосатый спектр энергии.

 

Приближение сильносвязанных электронов. Связь ширины разрешенной зоны с перекрытием волновых функций атомов. Закон дисперсии. Тензор обратных эффективных масс.

 

Приближение почти свободных электронов. Брэгговские отражения электронов.

 

Заполнение энергетических зон электронами. Поверхность Ферми. Плотность состояний. Металлы, диэлектрики и полупроводники. Полуметаллы.

 

 

8. Магнитные свойства твердых тел

 

            Намагниченность и восприимчивость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Законы Кюри и Кюри - Вейсса. Парамагнетизм и диамагнетизм электронов проводимости.

 

            Природа ферромагнетизма. Фазовый переход в ферромагнитное состояние. Роль обменного взаимодействия. Точка Кюри и восприимчивость ферромагнетика.

 

Ферромагнитные домены. Причины появления доменов. Доменные границы (Блоха, Нееля).

           

Антиферромагнетики. Магнитная структура. Точка Нееля. Восприимчивость антиферромагнетиков. Ферримагнетики. Магнитная структура ферримагнетиков.

 

Спиновые волны, магноны.

           

Движение магнитного момента в постоянном и переменном магнитных полях. Электронный парамагнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс.

 

 

9. Оптические и магнитооптические свойства твердых тел

 

            Комплексная диэлектрическая проницаемость и оптические постоянные. Коэффициенты поглощения и отражения. Соотношения Крамерса-Кронига.

 

            Поглощения света в полупроводниках (межзонное, примесное поглощение, поглощение свободными носителями, решеткой). Определение основных характеристик полупроводника из оптических исследований.

 

            Магнитооптические эффекты (эффекты Фарадея, Фохта и Керра).

 

            Проникновение высокочастотного поля в проводник. Нормальный и аномальный скин-эффекты. Толщина скин-слоя.

 

 

 

 

10. Сверхпроводимость

 

            Сверхпроводимость. Критическая температура. Высокотемпературные сверхпроводники. Эффект Мейснера. Критическое поле и критический ток.

 

Сверхпроводники первого и второго рода. Их магнитные свойства. Вихри Абрикосова.  Глубина проникновения магнитного поля в образец.

 

Эффект Джозефсона.

 

Куперовское спаривание. Длина когерентности. Энергетическая щель.

       

 

 

Основная литература

 

Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978.

Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Т. I, II. М.: Мир, 1979.

Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела. М.: Мир, 1969.

Займан Дж. Принципы теории твердого тела. М.: Мир, 1974.

Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М.: Высш. шк., 2000.

Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971.

Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1979.

Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводимости. МЦ НМО, М., 2000.

  

Контакты

Контакты

Телефон:
8(496) 52 219-82
+7 906 095 4402

Факс:
+7(496) 522 8160
8(496) 522 8160

Почтовый адрес:
ИФТТ РАН, Черноголовка, Московская обл., ул.Академика Осипьяна д.2, 142432, Россия

E-mail:
Вебмастер
Ученый секретарь

WWW:
www.issp.ac.ru