ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ по направлению подготовки научно-педагогических кадров в

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
по направлению подготовки научно-педагогических кадров в
аспирантуре 03.06.01Физика и астрономия
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 01.04.07
– Физика конденсированного
состояния
1. Электронная конфигурация внешних оболочек атомов. Формирование
кристаллической структуры из изолированных атомов. Типы связи в
твердых телах.
2. Симметрия кристаллов. Базис и кристаллическая структура.
Элементарная ячейка. Решетка Браве.
3. Обратная решетка. Зоны Бриллюэна. Ячейка Вигнера-Зейтца.
4. Колебания атомов в кристалле с примитивной элементарной ячейкой.
Акустические фононы.
5. Колебания атомов в одномерном кристалле с двумя атомами в
элементарной ячейке. Акустические и оптические фононы.
6. Фононы в трехмерном кристалле.
7. Спектральная плотность фононов. Расчет спектральной плотности
нормальных колебаний по Дебаю. Спектральная плотность колебаний
(фононов) реального кристалла.
8. Теплоемкость решетки. Модель Эйнштейна и модель Дебая.
Электронная теплоемкость.
9. Фонон-фононное взаимодействие. Теплопроводность твердых тел.
Закон Видемана-Франца.
10.Электроны в периодическом поле. Теорема Блоха. Понятие
квазиимпульса.
11.Энергетические зоны. Плотность состояний. Закон дисперсии и волновые
функции электронов. Современные методы расчета. Псевдопотенциал.
Диэлектрики, металлы, полупроводники.
12. Полупроводники. Статистика носителей заряда в полупроводниках.
Электроны и дырки.
13. Легирование полупроводников. Доноры и акцепторы.
14. Комбинационное и бриллюэновское рассеяние.
15.Методы исследования структуры твердых тел. Рентгеновская
дифракция. Формула Вульфа-Брегга. Уравнение Лауэ.
16. Обратная решетка и ее применение в рентгеноструктурном анализе.
Сфера Эвальда. Фурье анализ и Фурье синтез в рентгеноструктурном
анализе.
17. Определение класса симметрии монокристалла методом Лауэ.
Основные соотношения, используемые при интерпретации Лауэграмм
и Эпиграмм. Ориентировка монокристаллов методом Лауэ.
18. Рентгеновские дифрактометры, метод порошка в рентгенографии.
Интерпретация порошковых дифрактограмм. Определение параметров
кристаллической решетки по дифрактограмме.
19. Дифракция электронов и нейтронов на кристаллической структуре.
20. Точечные дефекты. Виды точечных дефектов. Термодинамика
точечных дефектов. Источники и стоки. Комплексы точечных
дефектов.
21. Основные типы дислокаций, их характеристики и движение. Упругие
свойства
дислокаций.
Полные
и
частичные
дислокации.
Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами.
22. Поверхностные дефекты в реальных кристаллах. Дефекты упаковки.
Границы зерен и субзерен.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дж.Займан "Принципы теории твердого тела". Изд-во "Мир", Москва,
1974.
2. П.В.Павлов, А.Ф.Хохлов "Физика твердого тела". Изд-во "Высшая
школа", Москва, 2000.
3. Н.Ашкрофт, Н.Мермин "Физика твердого тела". Изд-во "Мир", Москва,
1979.
4. В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г.Калашников "Физика полупроводников". Изд-во
"Наука", Москва, 1979.
5. Н.Б.Брандт, С.М.Чудинов "Энергетические спектры электронов и
фононов". Изд-во Московского университета, Москва, 1980.
6. В.В.Шмидт "Введение в физику сверхпроводимости". МЦ НМО,
Москва, 2000.
7. Н.Б.Брандт, С.М,Чудинов "Экспериментальные методы исследования
энергетических спектров электронов и фононов в металлах". Изд-во
Московского университета, Москва, 1983.
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
1.
2.
3.
4.
01.04.11 – ФИЗИКА МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
Спиновый и орбитальный магнитные моменты электронов в атоме.
Магнетон Бора. Полный магнитный момент электронной оболочки.
Фактор Ланде.
Векторная модель атома для случаев L-S и J-J связи. Строение
электронных оболочек атомов переходных и редкоземельных металлов.
Теория молекулярного поля Вейсса. Достоинства и недостатки
классического подхода для объяснения природы ферромагнетизма.
Термодинамика магнитных явлений. Теплоемкость при постоянной
намагниченности и постоянном магнитном поле. Ферромагнитная
аномалия теплоемкости.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Магнитный момент атомного ядра. Гиромагнитное отношение для ядра.
Ядерный магнетон Бора. Природа магнитных эффективных полей на
ядрах атомов. Природа сверхтонкой структуры спектральных линий.
Энергия намагниченного тела. Работа намагничивания. Энергия и
плотность энергии магнитного поля.
Явление магнитокристаллической анизотропии. Физическая природа
магнитокристаллической анизотропии.
Ферромагнетики, диамагнетики, парамагнетики. Основные критерии
различия веществ по степени магнитного порядка.
Полуклассическое описание обменного взаимодействия. Обменная
энергия. Обменный параметр.
Понятие магнитного домена и доменной структуры. Скачки Баркгаузена
как экспериментальное доказательство существования доменов. Теория
доменной структуры по Ландау и Лившицу.
Магнитостатическая энергия. Собственное размагничивающее поле
магнетиков. Размагничивающий фактор.
Доменные границы Блоха. Эффективная ширина и энергия блоховских
доменных границ для в одноосном магнетике.
Теория ферримагнетизма Нееля. Основные типа температурных
зависимостей намагниченности ферримагнетиков. Точка компенсации.
Энергия магнетика во внешнем магнитном поле. Физическая природа
изменения магнитного состояния при изменении внешнего магнитного
поля.
Парамагнетизм систем слабовзаимодействующих ионов. Закон Кюри.
Магнитоупругое взаимодействие. Магнитострикция.
Теория антиферромагнетизма в приближении молекулярного поля.
Понятие асимптотической точки Кюри. Закон Кюри-Вейсса для
антиферромагнетиков.
Особенности процессов намагничивания. Обратимые и необратимые
процессы смещения доменных границ и вращения вектора
намагниченности, парапроцесс.
Теория кривых намагничивания ферромагнитных монокристаллов в
области процессов вращения. Поле анизотропии. Экспериментальные
методы определения констант магнитокристаллической анизотропии.
Закон приближения к насыщению. Парамагнитная восприимчивость
ферромагнетика.
Основные типы магнитной анизотропии. Физические причины,
обусловливающие существование магнитной анизотропии.
Виды
магнитных
структур:
коллинеарные
ферромагнетики,
антиферромагнетики, ферримагнетики. Примеры веществ с указанными
структурами. Метод нейтронографии.
Природа сверхтонкого взаимодействия в атоме. Энергия сверхтонкого
взаимодействия. Экспериментальное подтверждение существования
сверхтонкого взаимодействия.
24. Учет собственных размагничивающих полей образцов конечной формы
при магнитных измерениях. "Сдвиговая коррекция" кривых
намагничивания и петель гистерезиса.
25. Однодоменные частицы, Критерий однодоменности.
26. Магнитокалорический
эффект.
Практическое
использование
магнитокалорического эффекта.
27. Магнитотвердые материалы. Очсновные механизмы магнитного
гистерезиса магнитотвердых материалов.
28. Новые функциональные магнитные материалы на основе нано- и
гетероструктур.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
ЛИТЕРАТУРА
Обязательная
С.В. Вонсовский. Магнетизм. М.: Наука, 1971.
Г.С. Кринчик. Физика магнитных явлений. Изд. МГУ. 1985.
Е.И. Кондорский. Зонная теория магнетизма. Изд. МГУ, 1976.
Е.С.Боровик, В.В.Еременко, Ф.С.Мильнер. Лекции по магнетизму. М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 512 с.
А.С. Боровик-Романов. Лекции по низкотемпературному магнетизму.
М.-2010. 56 с.
В.А.Боков. Физика магнетизма. Уч. пособие для вузов / ФТИ им.
А.Ф.Иоффе РАН. – СПб.: Невский Диалект, 2002. – 272 с.
Дополнительная
С. Тикадзуми. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества.
М.: Мир. 1983.
С. Тикадзуми. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и
практические применения. М.: Мир. 1983.
С. Крупичка. Физика ферритов. М.: Мир. 1976.
Н. Акшфорт, Н. Мермин. Физика твердого тела. М.: Мир. 1979.
Д.Д. Мишин. Магнитные материалы. М.: Высшая школа. 1991.
Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. М.: Наука. 1978.
Е.С.Боровик, В.В.Еременко, Ф.С.Мильнер. Лекции по магнетизму. М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 512 с.
А.С. Боровик-Романов. Лекции по низкотемпературному магнетизму.
М.-2010. 56 с.
В.А.Боков. Физика магнетизма. Уч. пособие для вузов / ФТИ им.
А.Ф.Иоффе РАН. – СПб.: Невский Диалект, 2002. – 272 с.