03.06.01 - Физика и астрономия

Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Юго-Западный государственный университет»
Утверждаю
Ректор университета
____________ С.Г. Емельянов
«____» ___________ 20____ г.
ПРОГРАММА
к вступительному экзамену в аспирантуру
направление: 03.06.01 "Физика и астрономия"
профиль: «Физика конденсированного состояния»
Курск 2015
Принципы термодинамики и статистической физики
I.
1.1. Первое, второе и третье начала термодинамики. Термодинамические
функции.
1.2. Энтропия. Статистическое обоснование закона возрастания энтропии.
1.3. Теплопроводность, уравнение теплопроводности, начальные и граничные
условия.
1.4. Теплоемкости Ср и Cv в статических и быстропеременных процессах.
1.5. Адиабатическая и изотермическая сжимаемости.
1.6. Условия равновесия фаз.
II. Строение жидкости
2.1. Уравнение состояния. Модельные теории строения жидкости. Дырочная
модель.
Радиальная функция распределения.
2.2. Плотность, сжимаемость, теплоемкость жидкости.
2.3. Механизмы быстрых процессов в жидкостях. Акустическая релаксация.
2.4. Магнитные коллоиды. Методы получения и структура. Применение в
технике.
2.5. Акустомагнитный
и
магнитоэлектрический
эффекты
в
магнитной
жидкости.
III.
Строение и свойства твердых тел
3.1. Ближний порядок, решетка, кристаллическая структура. Анизотропия
физических свойств.
3.2. Тепловые
свойства
кристаллов.
Физическая
природа
теплового
расширения. Теплоемкость. Закон Дюлонга и Пти.
3.3.Энергетический спектр электронов в твердом теле. Зонная теория
электропроводности.
3.4.Электрическая поляризация. Электреты.
3.5.Намагничивание вещества. Домены. Ферромагнетики. Магнитострикция.
3.6. Оптические свойства твердых тел. Двулучепреломление. Дисперсия и
поглощение света.
3.7. Пьезоэлектрический
эффект.
Ультразвуковые
преобразователи.
методы
экспериментального
Магнитострикция.
IV.
Физические
исследования
конденсированных систем
4.1. Методы молекулярной акустики.
4.2. Измерение плотности, вязкости (в статистическом и динамическом
режимах).
4.3. Измерение магнитных и электрических параметров (магнитная индукция,
намагниченность,
магнитная
восприимчивость,
электросопротивление,
диэлектрическая проницаемость).
4.4. Измерение оптических параметров (показатель преломления, вращение
плоскости поляризации, определение линейных размеров микрообъектов).
4.5. Методы ЯГР-спектроскопии, ИК-спектроскопии, рентгеноструктурный
анализ, дифракция электронов.
Литература
1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика.- М.: Наука, 1976
2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред.- М.: Наука, 1953
3. Най Дж. Физические свойства кристаллов.- М. Мир, 1967
4. Ноздрев В.Ф. Курс термодинамики.-М.: Просвещение, 1967
5. Степухович А.Д., Улицкий В,А. Лекции по статистической физике.- М.: Высшая
шк., 1978
6. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1-5.- М.: Наука, 1974
7. Шахпаронов М.И. Механизмы быстрых процессов в жидкостях.- М.: Высшая
шк., 1980
Проф. каф. нанотехнологий
и инженерной физики, д.ф.-м.н.
Кузьменко А.П.
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Юго-Западный государственный университет»
Утверждаю
Ректор университета
____________ С.Г. Емельянов
«____» ___________ 20____ г.
Вопросы к вступительному экзамену в аспирантуру
направление: 03.06.01 "Физика и астрономия"
профиль: «Физика конденсированного состояния»
Курск 2015
1.
Физические
методы
экспериментального
исследования
конденсированных сред: дифракция электронов и электронная
микроскопия.
2.
Физические
методы
конденсированных
экспериментального
сред:
методы
исследования
исследования
наночастиц
(сканирующая зондовая микроскопия).
3.
Электрическая поляризация твёрдых тел. Связанные заряды и вектор
поляризации. Электреты.
4.
Методы исследования наноструктур. Рентгеноструктурный анализ.
5.
Фуллериты. Структура С60. Физические свойства.
6.
Углеводородные нанотрубки. Методы получения и структура.
Практическое использование.
7.
Фрактальные структуры. Понятие о фракталах. Геометрическая
фрактальная размерность.
8.
Магнитные
коллоиды.
Методы
получения
и
структура.
Суперпарамагнитные свойства, функция Ланжевена.
9.
Акустомагнитный и магнитоакустический эффекты в нанодисперсной
магнитной жидкости.
10.
Распределение
молекул
по
скоростям.
Теория
Максвелла.
Экспоненциальная атмосфера (распределение Больцмана).
11. Теплоёмкости Ср и Cv в статических и быстропротекающих процессах.
12. Поверхностные явления в жидкостях. Смачиваемость, краевой угол.
Формула Лапласа. Закон Жюрена.
13. Уравнение состояния идеальных и реальных газов. Критическая
температура. Критическое состояние.
14. Свойства разбавленных растворов. Явления гидратации, осмоса
(уравнения
Вант-Гоффа).
Смещение
температуры
кипения
и
отвердевания растворов с увеличением концентрации растворённого
вещества.
15. Столкновения молекул. Средняя длина свободного пробега. Молекулярная
диффузия.
16. Структура воды и ее аномальные свойства. Холловская модель.
17. Жидкие кристаллы. Строение и основные физические свойства.
18. Намагничивание вещества. Ферромагнетики. Петля гистерезиса
магнитомягкие и магнитотвёрдые материалы. Домены. Точка Кюри. 19. Закон
Ома для тока в жидкостях. Законы электролиза.
20.
Пьезоэлектрический
эффект.
Пьезомодуль.
Ультразвуковые
преобразователи.
21. Упругие свойства жидкостей и твердых тел. Модуль Юнга, модуль
сдвига. Продольные и поперечные упругие волны. Скорость
распространения механических напряжений.
22. Равновесное тепловое излучение. Законы излучения абсолютно чёрных
тел.
23. Явление поляризации излучения. Оптически активные жидкие среды.
Вращение плоскости поляризации.
24. Фазовые переходы первого и второго рода. Явление сверхтекучести.
25. Проблемы уравнения состояния для жидкости. Модельные теории
строения жидкости.
26. Дырочная модель. Радиальная функция распределения. Плотность,
сжимаемость и теплоёмкость жидкости. Флуктуация концентрации.
Переход системы в равновесное состояние. Релаксация.
27. Кристаллические твёрдые тела. Кристаллическая решетка. Анизотропия
физических свойств. Физические типы кристаллических решеток.
28.
Тепловые
свойства
кристаллов.
Физическая
природа
теплового
расширения, теплоемкость. Закон Дюлонга и Пти.
29. Плотность, сжимаемость и теплоёмкость жидкости. Флуктуация
концентрации.
Переход
системы
в
равновесное
состояние.
Релаксация.
30. Осцилляторы. Пружинный, физический и математический маятники.
Дифференциальное уравнение и его решение. Период и частота
колебаний. Приведённая длина физического маятника.
31. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение и его решение.
Явление резонанса. Классическая теория дисперсии света в веществе.
32.
Закон
Ома
для
тока
в
металлах.
Классическая
теория
электропроводности.
33. Явление двойного лучепреломления. Законы Малюса и Брюстера.
34. Энтропия. Статистическое обоснование закона возрастания энтропии.
Энтропия и вероятность.
35. Вязкость жидкостей. Сдвиговая и объемная вязкости. Физическая
природа вязкого течения. Течение вязкой жидкости по трубам
(теория Пуазейля).
36. Начала термодинамики. Термодинамические функции. Изопроцессы:
изотермический, изохорный, изобарный, адиабатический. Циклические
процессы.
37. Энергетический спектр электронов в твёрдом теле. Зонная теория
электропроводности. Функция Ферми - Дирака. Уравнение Ферми.
38.
Теплопроводность
теплопроводности
твердых
Фурье
тел.
для
Дифференциальное
однородного
уравнение
изотропного
тела.
Теплопроводность металлов и кристаллических диэлектриков.
Проф. каф. нанотехнологий
и инженерной физики, д.ф.-м.н.
Кузьменко А.П.