Краткая история возникновения и развития квантовых представлений

Квантовая теория

 

 

Рекомендована Методическим Советом ГОУ ВПО УрГУ

для специальностей и направлений подготовки:

 

Специальность/ направление
Код	Наименование
	Физика
	Радиофизика
	Нанотехнологии и микросистемная техника
	Стандартизация и метрология (факультативно)
	Астрономия

 

 

Екатеринбург 2010

 

 

Рабочая программа составлена в соответствии с Федеральными Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.

 

Рабочая программа составлена доктором физико-математических наук,

профессором А.С. Москвиным

 

Рабочая программа одобрена советом по естественным наукам и математике Уральского государственного университета им.А.М.Горького

 

 

Председатель совета по естественным наукам и математике М.О.Асанов

 

 

Начальник отдела проектирования ООП Ю.В. Коновалова

 

 

Разработчик А.С. Москвин

 

АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Краткая история возникновения и развития квантовых представлений. Основные принципы и постулаты квантовой механики. Волновая функция. Принцип суперпозиции. Операторы в квантовой механике. Понятие измерения. Среднее значение физической величины. Соотношение неопределенностей. Матрица плотности. Преобразования в квантовой механике. Преобразование координат и преобразования физической системы. Вектор состояния. Симметрия и законы сохранения в квантовой механике. Математический аппарат теории момента количества движения. Уравнение Шредингера. Вариационный принцип. Плотность вероятности и плотность потока вероятности. Стационарное решение. Различные представления зависимости от времени. Простейшие и точно решаемые задачи квантовой механики. Одномерное движение. Туннелирование. Гармонический осциллятор. Метод Бозе–операторов. Движение частицы в центральном поле. Пространственный ротатор. Нерелятивистская теория атома водорода. Распределение электронной плотности в различных nlm – состояниях. Особенности s, p, d – состояний. Гибридные орбитали. Теория возмущений. Стационарная теория возмущений. Невырожденный уровень. Вырожденный уровень. Эффективные гамильтонианы. Теория возмущений, зависящих от времени. Квантовые переходы, вероятность перехода. Матрица рассеяния. Квантовые переходы под действием «постоянного» возмущения. «Золотое» правило Ферми. Закон сохранения энергии и соотношение неопределенностей энергия–время. Избранные главы квантовой теории. Элементы квантовой теории упругого рассеяния. Взаимодействие квантовой системы с электромагнитным полем. Уравнение Дирака и основы релятивистской квантовой механики. Спин. Релятивистские поправки. Элементы квантовой теории систем многих частиц.

 

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Цель дисциплины: сформировать у студентов систему знаний о квантовой природе и особенностях микромира, способах описания микроструктуры и свойств различных объектов микромира от элементарных частиц, ядра, атомов, молекул, до наноструктур.

Задачи дисциплины: в ходе лекционных и практических занятий дать развёрнутое физическое и математическое описание основных явлений микромира, познакомить с основными расчетными схемами, сформировать навыки решения конкретных задач.

 

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП

 

2.1 Междисциплинарные связи с обеспечивающими (предыдущими) дисциплинами

Базой, необходимой для успешного освоения физического содержания данной дисциплины являются все курсы общей физики, дисциплины модуля «Теоретическая физика». Математический аппарат, используемый в данном курсе, предполагает успешное освоение дисциплин модулей «Математикаа» и «Методы математической физики».

2.2 Междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

«Квантовая теория» является базовым курсом для большинства спецкурсов по субпрофилям бакалавриата и магистратуры.

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Перечень формируемых компетенций в ФГОС разных направлений подготовки сформулирован по-разному, но основные компетенции, формируемые при изучении дисциплины, сводятся к следующим:

 

- способность адекватно оценивать роль явлений магнетизма в формировании современной естественнонаучной картине мира;

- способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук;

- способность использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач;

- способность использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин;

- способность рационально применять различные типы магнитных материалов при разработке электрических машин, магнитных систем и изделий магнитомикроэлектроники.

 

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать: физическую природу и основы аналитического описание процессов намагничивания и перемагничивания монокристаллов с различными характером магнитного упорядочения, типом магнитной анизотропии, размерами и формой образцов, а также магнитоупорядоченных объектов с дефектной структурой.

Уметь: выполнять анализ результатов экспериментов по намагничиванию и перемагничиванию магнитоупорядоченных объектов различных типов, использовать результаты такого анализа при разработке новых магнитных материалов.

 

Владеть: основными способами оценки параметров процессов намагничивания и перемагничивания на основе данных о фундаментальных магнитных характеристиках, размерах и форме, дефектной структуре магнитоупорядоченных объектов.

 

ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

 

Виды учебной работы по дисциплине и формы итогового контроля знаний, соответствующие данной образовательной программе, с разбивкой объема работы по часам и семестрам для существующих форм обучения приведены в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1. Трудоемкость дисциплины в академических часах для очной формы обучения

 

Виды учебной работы, формы контроля	Всего, час.	Учебные семестры
N6
Общая трудоемкость по учебному плану
Аудиторные занятия:
лекции (Л)
практические занятия (П)
Самостоятельная работа студентов (СРС)
Контрольные мероприятия (КМ):
количество КМ
содержание КМ – коллоквиум
объем КМ в часах
Вид итогового контроля:
экзамен (Э)
Трудоемкость в зачетных единицах

 

 

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1 Содержание разделов дисциплины

Краткая история возникновения и развития квантовых представлений

Квантовая гипотеза Планка о дискретности излучения и поглощения света. Формула Планка

Кванты свободного электромагнитного поля – фотоны и теория фотоэффекта Эйнштейна

Теория Бора атома водорода и пространственное квантование Зоммерфельда–Вильсона

Гипотеза Луи де Бройля о волновых свойствах материи

Матричная механика Гейзенберга и волновая механика Шредингера

Статистическая трактовка волновой функции Борном

Гипотеза Уленбека и Гаудсмита о спине электрона. Релятивистское уравнение Дирака

Основы квантовой теории систем многих частиц

Решающие эксперименты по проверке квантовых представлений

 

Математический аппарат теории момента количества движения

Коммутационные соотношения для компонент момента. Операторы повышения и понижения. Разбиение пространства собственных функций оператора z –компоненты момента на базисы неприводимых представлений группы трехмерных вращений (jm –функции).

Квантовое число момента и его возможные значения. Матричные элементы оператора момента. Матрицы Паули и их свойства. Трансформационные свойства jm –функций.

Векторная модель сложения моментов. Коэффициенты векторного сложения моментов (коэффициенты Клебша–Гордана), их свойства. Коэффициенты Вигнера. Сложение трех моментов и 6 j –символы. «Физическая» и «математическая» интерпретация основной формулы сложения моментов.

Неприводимые тензорные операторы. Теорема Вигнера–Эккарта. Эквивалентные операторы.

 

Уравнение Шредингера

Уравнение Шредингера как обобщение классического уравнения Гамильтониан–Якоби. Уравнение Шредингера и вариационный принцип.

Плотность вероятности и плотность потока вероятности.

Стационарное решение уравнения Шредингера, свойства стационарных состояний. Квазистационарное состояние.

Различные представления зависимости от времени (Шредингера, Гейзенберга, взаимодействие).

Матричная механика Гейзенберга и волновая механика Шредингера

Статистическая трактовка волновой функции Борном

 

 

Теория возмущений

Стационарная теория возмущений. Невырожденный уровень. Вырожденный уровень. Теория возмущений для двух близких уровней.

Эффективные гамильтонианы. Псевдоспиновый формализм

Теория возмущений, зависящих от времени. Квантовые переходы, вероятность перехода. Основные уравнения нестационарной теории возмущений. Переход к представлению взаимодействия. Общий вид решения основного уравнения. Хронологический оператор Дайсона. Матрица рассеяния.

Квантовые переходы под действием «постоянного» и периодического возмущения. «Золотое» правило Ферми. Закон сохранения энергии и соотношение неопределенностей энергия–время.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ И САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

 

Лабораторный практикум

Не предусмотрен

 

Практические занятия

Темы практических занятий.

1. Операторный формализм квантовой механики.
2. Матрицы Паули.
3. Бозе– и Ферми–операторы. Элементы метода вторичного квантования.
4. Линейный гармонический осциллятор.
5. Оператор момента количества движения. Спиновые операторы.
6. Сложение моментов. Коэффициенты Клебша–Гордана.
7. Одномерное движение. Кусочно–постоянные потенциалы.
8. Движение в центральном поле. Атом водорода.
9. Стационарная теория возмущений:

– ангармонический осциллятор;

– эффект Штарка;

– эффект Зеемана;

– учет спин–орбитального взаимодействия.

1. Элементы теории кристаллического поля.
2. Нестационарная теория возмущений. Электромагнитные переходы. Правила отбора. Вероятность переходов.
3. Многоэлектронный атом. Термы, мультиплеты.

 

Перечень тем рефератов

Не предусмотрены

Перечень тем домашних работ

Не предусмотрены

 

Темы контрольных работ

1. Операторный формализм квантовой механики.
2. Матрицы Паули.
3. Бозе– и Ферми–операторы. Элементы метода вторичного квантования.
4. Линейный гармонический осциллятор.
5. Оператор момента количества движения. Спиновые операторы.
6. Сложение моментов. Коэффициенты Клебша–Гордана.
7. Одномерное движение. Кусочно–постоянные потенциалы.
8. Движение в центральном поле. Атом водорода.
9. Стационарная теория возмущений:

– ангармонический осциллятор;

– эффект Штарка;

– эффект Зеемана;

– учет спин–орбитального взаимодействия.

1. Элементы теории кристаллического поля.
2. Нестационарная теория возмущений. Электромагнитные переходы. Правила отбора. Вероятность переходов.
3. Многоэлектронный атом. Термы, мультиплеты.

 

Тематика коллоквиумов

Не предусмотрены

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

8.1 Рекомендуемая литература

8.1.1 Основная литература

1. Давыдов А.С. Квантовая механика (2-е изд.). М.: Наука, 1973

2. Елютин П.В., Кривченков В.Д. Квантовая механика с задачами. М.: Наука, 1976

3. Соколов А.А., Лоскутов Ю.М., Тернов И.М. Квантовая механика (2-е изд.) М.: Просвещение, 1965

4. Соколов А.А., Тернов И.М., Жуковский В.Ч. Квантовая механика. М.: Наука, 1979

5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Краткий курс теоретической физики, том 2: Квантовая механика. М.: Наука, 1972

6. Мессиа А. Квантовая механика. Том 1. М.: Наука, 1978

7. Мессиа А. Квантовая механика. Том 2. М.: Наука, 1979

8. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики (5-е изд.) М.: Наука, 1976

9. Ципенюк И.М. Квантовая микро и макрофизика, Москва, Физматкнига, 2006

10. Шпольский Э.В. Атомная физика. Том 2. Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома (4-е издание). М.: Наука, 1974

11. Матвеев А.Н. Квантовая механика и строение атома. М.: Высш. школа, 1965

12. Флюгге З. Задачи по квантовой механике. Том 1. М.: Мир, 1974

13. Флюгге З. Задачи по квантовой механике. Том 2. М.: Мир, 1974

14. Гольдман И.И., Кривченков В.Д. Сборник задач по квантовой механике. М.: ГИТТЛ, 1957

15. Галицкий В.М., Карнаков Б.М, Коган В. И.,. Задачи по квантовой механике. М., 1981.

8.1.2 Дополнительная литература

(см. http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/quantum.htm)

1. Астахов А.В., Широков Ю.М. Курс физики. Том 3. Квантовая физика. М: Наука, 1983

2. Бом Д. Квантовая теория. (2-е издание). М.: Наука, 1965

3. Гейзенберг В., Шредингер Э. Дирак П.А.М. Современная квантовая механика. Три нобелевских доклада. Л.-М.: Гостехиздат, 1934

4. Грашин А.Ф. Квантовая механика. М.: Просвещение, 1974

5. Дирак П.А.М. Лекции по квантовой теории поля. М.: Мир, 1971

6. Дирак П.А.М. Принципы квантовой механики (2-е издание). М.: Наука, 1979

7. Зоммерфельд А. Строение атома и спектры. Том 1. М.: ГИТТЛ, 1956

8. Зоммерфельд А. Строение атома и спектры. Том 2. М.: ГИТТЛ, 1956

9. Кемпфер Ф. Основные положения квантовой механики. М.: Мир, 1967

10. Липкин Г. Квантовая механика. Новый подход к некоторым проблемам. М.: Мир, 1977

11. Лоудон Р. Квантовая теория света. М.: Мир, 1976

12. Медведев Б.В. Начала теоретической физики. Механика. Теория поля. Элементы квантовой механики. М.: Наука, 1977

13. Нейман И. Математические основы квантовой механики. М.: Наука, 1964

14. Паули В. Труды по квантовой теории. Статьи 1928-1958. М.: Наука, 1977

15. Петров С.В. Лекции по квантовой механике. М.: МГУ, 2003

16. Сунакава С. Квантовая теория рассеяния. М.: Мир, 1979

17. Тарасов Л.В. Основы квантовой механики. М.: Высш. школа, 1978

18. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 8. Квантовая механика-1. М.: Мир, 1966

19. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 9. Квантовая механика-2. М.: Мир, 1967

20. Ферми Э. Квантовая механика (конспект лекции). М.: Мир, 1965

21. Фок В.А. Начала квантовой механики. М.: Наука, 1976

22. Гринштейн Дж., Зайонц А. Квантовый вызов, Интеллект, Долгопрудный, 2008

 

Программное обеспечение

Не предусмотрено

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

 

9.1 Общие требования

Аудитория, оборудованная доской и мультимедийной техникой

 

9.2 Сведения об оснащенности дисциплины специализированным и лабораторным оборудованием

Имеются аудитории, оборудованные учебной доской и оснащенные мультимедийной техникой

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Рекомендации для преподавателя

Содержание курса и распределение часов курса разрабатывается лектором по темам и видам работ и определяется Федеральным государственным образовательным стандартом для направления или специальности. Содержание курса должно учитывать особенности профилизации в рамках направления.

 

10.2 Рекомендации для студента

Освоение дисциплины требует глубокого знания курсов общей и теоретической физики, всех математических дисциплин бакалавриата. Для подготовки к аттестации кроме рекомендованной литературы могут быть использованы статьи в популярных журналах, материалы справочников и энциклопедий, а также Википедия (http://ru.wikipedia.org).

10.3 Перечень контрольных вопросов для подготовки к коллоквиумам

1. Эрмитовые операторы в квантовой механике. Смысл собственных значений и собственных функций. Вырождение в квантовой механике.
2. Матрицы Паули и их свойства.
3. Перестановочные соотношения в квантовой механике. Примеры.
4. Соотношение неопределенностей. Примеры.
5. Принцип суперпозиции.
6. Вероятностный смысл волновой функции.
7. Измерение в квантовой механике. Среднее значение.
8. Симметрия и законы сохранения в квантовой механике.
9. Преобразование сдвига и оператор импульса.
10. Преобразование поворота и оператор момента количества движения.
11. Основные соотношения алгебры момента количества движения.
12. Основное соотношение векторной модели сложения моментов. Коэффициенты Клебша-Гордана.
13. Уравнение Шредингера. Плотность вероятности и плотность потока вероятности. Свойства стационарных состояний. Уравнение Шредингера и вариационный принцип.
14. Уравнение Гейзенберга. Законы сохранения в квантовой механике.
15. Уравнения Эренфеста – квантовый аналог уравнений Ньютона.
16. Одномерное движение. Кусочно-постоянный потенциал.
17. Гармонический осциллятор. Гамильтониан, энергетический спектр, волновые функции.
18. Движение в центральном поле. Вид волновой функции, общий характер энергетического спектра.
19. Пространственный ротатор. Гамильтониан, энергетический спектр, волновые функции.
20. Атом водорода. Гамильтониан, энергетический спектр, волновые функции, квантовые числа, вырождение. Пространственное распределение плотности вероятности. sp-гибридизация.
21. Сверхтонкие взаимодействия. Сверхтонкая структура спектра атома водорода.
22. Стационарная теория возмущений. Невырожденный уровень. Поправки первого и второго приближений теории возмущений для энергии и первого приближения для волновой функции.
23. Стационарная теория возмущений. Вырожденный уровень. Первое приближение. Система уравнений для коэффициентов правильной линейной комбинации и секулярное уравнение для энергии.

 

10.4 Перечень контрольных вопросов для подготовки к итоговой аттестации по дисциплине

 

1. Эрмитовые операторы в квантовой механике. Смысл собственных значений и собственных функций. Вырождение в квантовой механике.

2. Матрицы Паули и их свойства.

3. Перестановочные соотношения в квантовой механике. Примеры.

4. Соотношение неопределенностей. Примеры.

5. Принцип суперпозиции.

6. Вероятностный смысл волновой функции.

7. Измерение в квантовой механике. Среднее значение.

8. Симметрия и законы сохранения в квантовой механике.

9. Преобразование сдвига и оператор импульса.

10. Преобразование поворота и оператор момента количества движения.

11. Алгебра момента количества движения. Матрицы момента.

12. Векторная модель сложения моментов. Коэффициенты Клебша-Гордана.

13. Уравнение Шредингера. Плотность вероятности и плотность потока вероятности.

14. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния.

15. Представления зависимости от времени в квантовой механике. Уравнение Гейзенберга.

16. Гармонический осциллятор.

17. Движение в центральном поле.

18. Пространственный ротатор.

19. Атом водорода.

20. Стационарная теория возмущений. Невырожденный уровень.

21. Стационарная теория возмущений. Вырожденный уровень.

22. Стационарная теория возмущений. Случай двух близких уровней.

23. Основы нестационарной теории возмущений. Матрица рассеяния.

24. Квантовые переходы. Золотое правило Ферми.

 

 

10.5 Перечень ключевых слов дисциплины

Таблица 10.4. Ключевые слова

 

№ раздела	№ модуля	Наименование раздела	Ключевые слова раздела
		Краткая история возникновения и развития квантовых представлений	Квантовая гипотеза Планка, соотношения Эйнштейна, теория Бора, пространственное квантование, волны материи де Бройля, матричная и волновая механика, соотношение неопределенностей, спин, принцип Паули, волновая функция, уравнение Дирака, решающие эксперименты
		Основные принципы и постулаты квантовой механики	Прицип суперпозиции, операторы и наблюдаемые, измерение, среднее значение, соотношение неопределенностей
		Преобразования в квантовой механике	Представления вектора состояния, типы преобразований, преобразования симметрии, симметрия и законы сохранения, группы преобразований, теорема Вигнера, оператор импульса, оператор момента импульса
		Математический аппарат теории момента количества движения	Алгебра момента, операторы повышения-понижения, матрицы момента, сложение моментов, коэффициенты Клебша-Гордана
		Уравнение Шредингера	Плотность вероятности и плотность потока вероятности, стационарные и квазистационарные состояния, представления зависимости от времени, уравнение Гейзенберга
		Простейшие и точно решаемые задачи квантовой механики	Одномерное движение, потенциальные ямы и барьеры, туннелирование, локализация, гармонический осциллятор, движение в центральном поле, ротатор, атом водорода, гибридизация
		Теория возмущений	Стационарная и нестационарная теория возмущений, поправки, взаимодействие состояний
		Избранные главы квантовой теории	Упругое рассеяние, метод парциальных волн, взаимодействие с электромагнитным полем, парциальные фотоны, правила отбора, уравнение Дирака, спин, релятивистские поправки, системы многих частиц

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УРФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Совет по естественным наукам и математике

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной работе

___________________________

___________А.Б.Соболев

«_____»__________2011 г.

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Квантовая теория

 

 

Рекомендована Методическим Советом ФГАОУ ВПО УРФУ

для специальностей и направлений подготовки:

 

Специальность/ направление
Код	Наименование
	Физика
	Радиофизика

 

 

Екатеринбург 2010

 

Квантовая теория

 

 

Рекомендована Методическим Советом ГОУ ВПО УрГУ

для специальностей и направлений подготовки:

 

Специальность/ направление
Код	Наименование
	Физика
	Радиофизика
	Нанотехнологии и микросистемная техника
	Стандартизация и метрология (факультативно)
	Астрономия

 

 

Екатеринбург 2010

 

 

Рабочая программа составлена в соответствии с Федеральными Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.

 

Рабочая программа составлена доктором физико-математических наук,

профессором А.С. Москвиным

 

Рабочая программа одобрена советом по естественным наукам и математике Уральского государственного университета им.А.М.Горького

 

 

Председатель совета по естественным наукам и математике М.О.Асанов

 

 

Начальник отдела проектирования ООП Ю.В. Коновалова

 

 

Разработчик А.С. Москвин

 

АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Краткая история возникновения и развития квантовых представлений. Основные принципы и постулаты квантовой механики. Волновая функция. Принцип суперпозиции. Операторы в квантовой механике. Понятие измерения. Среднее значение физической величины. Соотношение неопределенностей. Матрица плотности. Преобразования в квантовой механике. Преобразование координат и преобразования физической системы. Вектор состояния. Симметрия и законы сохранения в квантовой механике. Математический аппарат теории момента количества движения. Уравнение Шредингера. Вариационный принцип. Плотность вероятности и плотность потока вероятности. Стационарное решение. Различные представления зависимости от времени. Простейшие и точно решаемые задачи квантовой механики. Одномерное движение. Туннелирование. Гармонический осциллятор. Метод Бозе–операторов. Движение частицы в центральном поле. Пространственный ротатор. Нерелятивистская теория атома водорода. Распределение электронной плотности в различных nlm – состояниях. Особенности s, p, d – состояний. Гибридные орбитали. Теория возмущений. Стационарная теория возмущений. Невырожденный уровень. Вырожденный уровень. Эффективные гамильтонианы. Теория возмущений, зависящих от времени. Квантовые переходы, вероятность перехода. Матрица рассеяния. Квантовые переходы под действием «постоянного» возмущения. «Золотое» правило Ферми. Закон сохранения энергии и соотношение неопределенностей энергия–время. Избранные главы квантовой теории. Элементы квантовой теории упругого рассеяния. Взаимодействие квантовой системы с электромагнитным полем. Уравнение Дирака и основы релятивистской квантовой механики. Спин. Релятивистские поправки. Элементы квантовой теории систем многих частиц.

 

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Цель дисциплины: сформировать у студентов систему знаний о квантовой природе и особенностях микромира, способах описания микроструктуры и свойств различных объектов микромира от элементарных частиц, ядра, атомов, молекул, до наноструктур.

Задачи дисциплины: в ходе лекционных и практических занятий дать развёрнутое физическое и математическое описание основных явлений микромира, познакомить с основными расчетными схемами, сформировать навыки решения конкретных задач.

 

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП

 

2.1 Междисциплинарные связи с обеспечивающими (предыдущими) дисциплинами

Базой, необходимой для успешного освоения физического содержания данной дисциплины являются все курсы общей физики, дисциплины модуля «Теоретическая физика». Математический аппарат, используемый в данном курсе, предполагает успешное освоение дисциплин модулей «Математикаа» и «Методы математической физики».

2.2 Междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

«Квантовая теория» является базовым курсом для большинства спецкурсов по субпрофилям бакалавриата и магистратуры.

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Перечень формируемых компетенций в ФГОС разных направлений подготовки сформулирован по-разному, но основные компетенции, формируемые при изучении дисциплины, сводятся к следующим:

 

- способность адекватно оценивать роль явлений магнетизма в формировании современной естественнонаучной картине мира;

- способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук;

- способность использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач;

- способность использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин;

- способность рационально применять различные типы магнитных материалов при разработке электрических машин, магнитных систем и изделий магнитомикроэлектроники.

 

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать: физическую природу и основы аналитического описание процессов намагничивания и перемагничивания монокристаллов с различными характером магнитного упорядочения, типом магнитной анизотропии, размерами и формой образцов, а также магнитоупорядоченных объектов с дефектной структурой.

Уметь: выполнять анализ результатов экспериментов по намагничиванию и перемагничиванию магнитоупорядоченных объектов различных типов, использовать результаты такого анализа при разработке новых магнитных материалов.

 

Владеть: основными способами оценки параметров процессов намагничивания и перемагничивания на основе данных о фундаментальных магнитных характеристиках, размерах и форме, дефектной структуре магнитоупорядоченных объектов.

 

ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

 

Виды учебной работы по дисциплине и формы итогового контроля знаний, соответствующие данной образовательной программе, с разбивкой объема работы по часам и семестрам для существующих форм обучения приведены в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1. Трудоемкость дисциплины в академических часах для очной формы обучения

 

Виды учебной работы, формы контроля	Всего, час.	Учебные семестры
N6
Общая трудоемкость по учебному плану
Аудиторные занятия:
лекции (Л)
практические занятия (П)
Самостоятельная работа студентов (СРС)
Контрольные мероприятия (КМ):
количество КМ
содержание КМ – коллоквиум
объем КМ в часах
Вид итогового контроля:
экзамен (Э)
Трудоемкость в зачетных единицах

 

 

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1 Содержание разделов дисциплины

Краткая история возникновения и развития квантовых представлений

Квантовая гипотеза Планка о дискретности излучения и поглощения света. Формула Планка

Кванты свободного электромагнитного поля – фотоны и теория фотоэффекта Эйнштейна

Теория Бора атома водорода и пространственное квантование Зоммерфельда–Вильсона

Гипотеза Луи де Бройля о волновых свойствах материи

Матричная механика Гейзенберга и волновая механика Шредингера

Статистическая трактовка волновой функции Борном

Гипотеза Уленбека и Гаудсмита о спине электрона. Релятивистское уравнение Дирака

Основы квантовой теории систем многих частиц

Решающие эксперименты по проверке квантовых представлений