Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлению подготовки (специальности):
а) общекультурных (ОК):
- использует в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);
- демонстрирует способность к письменной и устной коммуникации на родном языке, навыки культуры социального и делового общения (ОК-10);
- способен использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения исследовательских профессиональных задач, соблюдает основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-13);
- проявляет творческие качества (ОК-14);
- правильно ставит цели, проявляет настойчивость и выносливость в их достижении (ОК-15);
- заботится о качестве выполняемой работы (ОК-16);
- умеет работать самостоятельно и в команде (ОК-18);
б)профессиональных (ПК):
-способен эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских и лабораторных (ПК-15);
- применяет на практике приемы составления научно-технических отчетов, обзоров, аналитических карт и пояснительных записок (ПК-16).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
· основные физические явления и основные законы атомной физики; границы их применимости, применение законов в важнейших практических приложениях;
· основные физические величины и физические константы, их определение, смысл, способы и единицы их измерения;
· фундаментальные физические опыты и их роль в развитии науки;
· назначение и принципы действия важнейших физических приборов;
уметь:
· объяснить основные наблюдаемые природные и техногенные явления и эффекты с позиций фундаментальных физических взаимодействий;
· указать, какие законы описывают данное явление или эффект;
· истолковывать смысл физических величин и понятий;
· записывать уравнения для физических величин в системе СИ;
· использовать различные методики физических измерений и обработки экспериментальных данных;
· использовать методы адекватного физического и математического моделирования, а также применять методы физико-математического анализа к решению конкретных естественнонаучных и технических проблем;
владетьбазовыми концепциями и методами, развитыми в современном естествознании.
приобрести опыт деятельности в:
· использовании основных общефизических законов и принципов в важнейших практических приложениях;
· применении основных методов физико-математического анализа для решения естественнонаучных задач;
· обработке и интерпретировании результатов эксперимента;
· в пополнении физического знания на основе умений структурно-семантического анализа информации различного рода и происхождения, в том числе электронной.
Содержание и структура дисциплины (модуля)
Содержание разделов дисциплины
№ раздела | Наименование раздела | Содержание раздела | Форма текущего контроля |
Основные эксперименты, не укладывающиеся в рамки классических воззрений и приводящие к возникновению концепций новой атомной микрофизики | Тепловое излучение и люминесценция.
Фотоэлектрический эффект.
Формирование эталона размера для атома.
Зондирование атомной структуры в экспериментах по рассеянию ![]() | устный опрос; письменные задания; собеседование; виртуальные и реальные ЛР; тесты действия; составление структурно-семантических схем учебного текста; метод проектов; контрольная работа; тестирование с помощью технических средств; домашнее задание | |
Основные концепции старой квантовой теории |
Постулаты Бора.
Конструктивный постулат Бора о моменте импульса.
Квантование одномерных периодических движений Бора-Зоммерфельда.
Волны де-Бройля для свободных частиц. Стоячие волны.
Квантование различных степеней свободы для сложного движения. Пространственное квантование в теории Бора-Зоммерфельда.
Связь квазиклассического ВКБ-приближения для стоячих ![]() | устный опрос; письменные задания; собеседование; виртуальные ЛР; тесты действия; составление структурно-семантических схем учебного текста; метод проектов; контрольная работа; тестирование с помощью технических средств; домашнее задание | |
Основные концепции новой квантовой теории | Уравнение Шредингера как обобщение и развитие идей де-Бройля. Квантование как проблема СЗ. Особенности формирования дискретного спектра. Роль граничных условий. Выделение независимых степеней свободы для частицы, движущейся в центральносимметричном поле. Уравнение для СЗ момента импульса и его проекции. Особенности формирования дискретного спектра в одно- и многомерных системах (в смысле степеней свободы). Нормировка волновых функций для финитных и инфинитных движений. Нестационарное уравнение Шредингера и переходы в квантовой системе. Принцип суперпозиции. Интерференция. Биения. Взаимосвязь спинового и орбитального моментов частицы. | устный опрос; письменные задания; собеседование; виртуальные ЛР; тесты действия; составление структурно-семантических схем учебного текста; метод проектов; контрольная работа; тестирование с помощью технических средств; домашнее задание | |
Методы решения задачи многих тел в квантовой теории | Точное решение задачи двух тел. Одноэлектронное приближение. Факторизация волновой функции многоэлектронной системы. Погрешности одноэлектронного приближения. Метод самосогласованного поля- редукция задачи к одночастичному варианту. Слоистая электронная структура атомов и принцип Паули как обобщение эмпирических фактов об особенностях структуры. Гипотеза о спине электрона. Тождественность частиц. Правила заполнения электронных оболочек в атомах как единство 2-х принципов: минимума энергии свободной системы и принципа Паули. Взаимодействие моментов в системе многих частиц. Типы связи и природа связи. Прямые вариационные методы в квантовой теории многих тел. | устный опрос; письменные задания; собеседование; виртуальные ЛР; тесты действия; составление структурно-семантических схем учебного текста; метод проектов; контрольная работа; тестирование с помощью технических средств; домашнее задание | |
Полуклассическая теория взаимодействия излучения и вещества (нерелятивистский подход) | Классической представление поля в нерелятивитской теории излучения. Дипольное приближение. Насыщение поглощения. Учет релаксации. Расчет времени жизни возбужденного состояния. Снятие спиновых запретов при излучении молекул. Формирование спектров молекул. Принцип Франка-Кондона. | устный опрос; письменные задания; собеседование; виртуальные ЛР; тесты действия; составление структурно-семантических схем учебного текста; метод проектов; контрольная работа; тестирование с помощью технических средств; домашнее задание |
Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часов)
Вид работы | Трудоемкость, часов | ||
семестра | Всего | ||
Общая трудоемкость | |||
Аудиторная работа: | |||
Лекции (Л) | |||
Практические занятия (ПЗ) | |||
Лабораторные работы (ЛР) | |||
Самостоятельная работа: | 89,5 | 89.5 | |
Курсовой проект (КП), курсовая работа (КР) | |||
Расчетно-графическое задание (РГЗ) | |||
Реферат (Р) | |||
Эссе (Э) | |||
Самостоятельное изучение разделов | |||
Контрольная работа (К) | |||
Самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам, рубежному контролю и т.д.), | 29,5 | 29,5 | |
Подготовка и сдача экзамена | 4,5 | 4,5 | |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Дифференцированный зачет |
Разделы дисциплины, изучаемые в 4 семестре
№ раз- дела | Наименование разделов | Количество часов | ||||||||
Всего | Аудиторная работа | Вне- ауд. работа СР | ||||||||
Л | ПЗ | ЛР | ||||||||
Основные эксперименты, не укладывающиеся в рамки классических воззрений и приводящие к возникновению концепций новой атомной микрофизики | ||||||||||
Основные концепции старой квантовой теории | ||||||||||
Основные концепции новой квантовой теории | ||||||||||
Методы решения задачи многих тел в квантовой теории | ||||||||||
Полуклассическая теория взаимодействия излучения и вещества (нерелятивистский подход) | 25.5 | |||||||||
Итого: | 89.5 | |||||||||
Примечание к п.4.3 :В рамках практических занятий по дисциплине предусмотрено проведение виртуальных лабораторных работ.
Лабораторные работы