Кристаллофизика 222900.62 нов

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины «Кристаллофизика »
для направления 222900.62 «Нанотехнологии и микросистемная техника подготовки
бакалавра
Автор программы:Смирнов И.С, к.ф.-м.н., доцент ismirnov@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры «Микросистемная техника, материаловедение и
технологии» «___»____________ 2012 г
Зав. кафедрой Кулагин В.П.
Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________ 20 г
Председатель [Введите И.О. Фамилия]
Утверждена УС факультета [Введите название факультета] «___»_____________20 г.
Ученый секретарь [Введите И.О. Фамилия] ________________________ [подпись]
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные
требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных
занятий и отчетности.
Программа разработана в соответствии с :
- Федеральным государственным образовательным стандартом высшего
профессионального образования по направлению 222900.62 «Нанотехнологии и
микросистемная техника» (профиль «Материалы микро- и наносистемной техники)
подготовки бакалавра;
- Рабочим учебным планом
университета по направлению 222900.62
«Нанотехнологии и микросистемная техника» подготовки бакалавра, утвержденным в
2012 г.
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Кристаллофизика» являются:
- получение систематизированного представления о связи физических свойств
кристаллов с их внутренним строением;
- освоение математического описания анизотропных свойств и особенностей их
измерения;
- знание закономерностей изменения свойств кристаллов под влиянием внешних
воздействий;
- овладение навыками кристаллофизических расчетов.
Компетенции обучающегося,
формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины «Кристаллофизика» студент должен:
- владеть основными понятиями кристаллофизики , навыками использования
полученных знаний и умений для описания и прогноза свойств кристаллов;
знать математический аппарат кристаллофизики, терминологию, основные
анизотропные свойства кристаллов и особенности их описания и измерения;
уметь
описывать
анизотропные
свойства
кристаллов,
проводить
кристаллофизические расчеты, использовать справочные данные для решения
инженерных задач.
В результате освоения дисциплины «Кристаллофизика» студент осваивает следующие
компетенции
Компетенция
Код
по
ФГОС
Дескрипторы- основные
признаки освоения
(показатели
достижения результата)
Способность
владеть
культурой
мышления,
способностью
к
обобщению, анализу, восприятию
информации, постановке цели и
выбору
путей
ее
достижения
(формируется частично)
Способность использовать основные
законы
естественнонаучных
дисциплин
в
профессиональной
деятельности, применять методы
математического
анализа
и
моделирования, теоретического и
экспериментального
исследования
(формируется частично)
ОК-1
Написание курсовой работы,
выступления на семинарах,
способность решать типовые
задачи
ОК-10
Способность решать типовые
задачи, написание курсовой
работы
Формы и методы
обучения,
способствующие
формированию и
развитию компетенции
Посещений лекций и
практических занятий,
подготовка
курсовой
работы, подготовка к
выступлению
на
семинаре
Посещений
лекций,
подготовка
курсовой
работы, подготовка к
практическим занятиям,
подготовка к зачету
Способность представить адекватную
современному
уровню
знаний
научную картину мира на основе
знания
основных положений, законов и
методов
естественных
наук
и
математики (формируется частично)
Готовность применять материалы и
компоненты нано- и микросистемной
техники при создании технических
систем различного функционального
назначения (формируется частично)
ПК-1
Выполнение
контрольных
работ и домашних заданий,
решение
задач,
написание
курсовой работы
Подготовка
к
практическим занятиям,
подготовка
курсовой
работы
ПК-23
Подготовка
курсовой
работы, решение задач
на
практических
занятиях
Готовность
рассчитывать
и
моделировать основные параметры
наноструктурных
материалов,
изделий и устройств на их основе,
исходя из требуемых характеристик и
условий эксплуатации (формируется
частично)
ПК-14
Самостоятельно
проводит
выбор материала и расчеты его
свойств
, прогнозирует
поведение
материала
под
влиянием
внешних
воздействий,
анализирует
результаты,
участвует
в
дискуссии по их обсуждению
Самостоятельное
написание
курсовой работы, решение
задач
на
практических
занятиях,
выполнение
контрольных работ
Посещений лекций и
практических занятий,
подготовка
курсовой
работы, подготовка к
практическим занятиям
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Для направления 222900.62 «Нанотехнологии и микросистемрная техника» (профиль
«Материалы нано- и микросистемной техники) подготовки бакалавров дисциплина
«Кристаллофизика» является обязательной.
Изучение дисциплины «Кристаллофизика» базируется на следующих дисциплинах:
«Основы кристаллографии и кристаллохимии», «Математика», «Физика»
Основные положения дисциплины «Кристаллофизика» используются в дальнейшем
при изучении следующих дисциплин: «Физика конденсированного состояния», «Методы
анализа и контроля наноструктурированных материалов и систем», «Теория реального
кристалла», «Физические основы микро- и наносистемной техники»
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа)
Вид итогового контроля
108
54
18
36
54
Семестры
3
108
54
18
36
54
зачет
зачет
4.Содержание дисциплины.
4.1.Разделы дисциплины и виды занятий
Раздел дисциплины
1
Основные принципы кристаллофизики. Принцип
Неймана и принцип Кюри.
Лекции
ауд.час.
2
Практические
занятия , ауд.час
4
2
3
4
5
6
7
8
9
Прямой и обратный пироэлектрический эффект
Физические свойства кристаллов, описываемые
тензором второго ранга.
Напряжение и деформации в кристаллах
Прямой и обратный пьезоэлектрический эффект.
Упругие свойства кристаллов.
Распространение упругих волн в кристаллах.
Тензорезистивный эффект в кристаллах
Оптические свойства кристаллов
ВСЕГО
2
2
4
4
2
2
2
2
2
2
18
4
4
4
4
4
4
36
4.2. Содержание разделов дисциплины.
Раздел 1. (6 часов)Основные принципы кристаллофизики. Принцип Неймана и
принцип Кюри. Предельные группы симметрии. Влияние симметрии внешних
воздействий на симметрию кристаллов.
Раздел 2 (6 часов) Физические свойства кристаллов, описываемые тензором
первого ранга. Прямой и обратный пироэлектрический эффект. Кристаллыпироэлектрики. Сегнетоэлектрические кристаллы: основные свойства и практические
применения.
Раздел 3 (6 часов) Физические свойства кристаллов, описываемые тензором
второго ранга. Нахождение свойства по заданному направлению. Диэлектрическая и
магнитная проницаемости кристаллов, тепловое расширение, тепловое и электрическое
сопротивление.
Раздел 4 (6 часов) Напряжение и деформации в кристаллах. Анализ напряженного
состояния, тензор деформации, преобразования деформации в матричной форме.
Раздел 5 (6 часов) Прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Свойства
пьезоэлектрических кристаллов. Колебания пьезоэлектрических пластинок и стержней.
Коэффициент электро-механической связи. Пьезоэлектрическая керамика.
Раздел 6 (6 часов) Упругие свойства кристаллов. Связь между коэффициентами
податливости и жесткости кристаллов. Влияние симметрии на вид матрицы упругих
коэффициентов. Модуль Юнга, сдвига и коэффициент Пуассона.
Раздел 7 (6 часов) Распространение упругих волн в кристаллах. Уравнение
распространения упругих волн. Продольные и поперечные упругие волны.
Раздел 8 (6 часов) Тензорезистивный эффект в кристаллах. Влияние симметрии на
проводимость анизотропных кристаллов. Продольный , поперечный и сдвиговый
тензорезистивный эффект.
Раздел 9. Оптические свойства кристаллов. Оптическая индикатриса и
коэффициент преломления. Двойное лучепреломление в кристаллических структурах.
Электрооптические свойства кристаллов. Фотоупругость кристаллов.
5. Лабораторный практикум.
Лабораторный практикум не предусмотрен
6. Курсовая работа .
Курсовая работа представляет собой комплексное расчетно-графическое задание,
охватывающее основные разделы курса.
7. Самостоятельная работа студентов.
Самостоятельная работа студентов объемом 54 часа должна быть направлена на
выполнение курсовой работы,
а также подготовку к практическим занятиям и
контрольным работам.
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
8.1. Рекомендуемая литература.
Основная
1. Р.Э.Ньюнхем. Свойства материалов. Анизотропия, симметрия, структура. М._Ижевск:
Институт компьютерных исследований, 2007, 652 с.
Дополнительная
1. Най Дж. Физические свойства кристаллов. М.: Мир, 1967 г., 387 с.
2. Р.П.Дикарева Введение в кристаллофизику –М.: Наука, 2007, 238 с.
3. Современная кристаллография. Под ред. акад. Б.К.Вайнштейна. М.: Наука, т.1.-4, 19791980, 1487 с.
4. Переломова Н.В., Тагиева М.М. Задачник по кристаллофизике. –М.:Наука, 1972
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Учебная аудитория, оснащенная проекционным экраном. Дисплейный класс .