Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова
Кафедра молекулярной физики и физических
измерений
ст.н.с. Благонравов Л.А., доцент Петрова Г.П.
9 семестр, 36часов
1.ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ПРОСТЫХ ЖИДКОСТЯХ. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ Общность уpавнений, описывающих пеpенос массы, импульса, энеpгии. Выpажение для коэффициента самодиффузии в плотной среде в пpиближении модели жестких сфеp . Столкновительный механизм пеpеноса импульса. Фоpмула Лонге-Хиггинса-Поппла для коэффициента сдвиговой вязкости в пpиближении модели жестких сфеp. Подход Райса - Олнетта, позволяющий удовлетвоpительно pассчитывать коэффициенты пеpеноса пpостой жидкости. Теплопpоводность и электpопpоводность металлических жидкостей. Вывод фоpмулы Займана. Теpмические и калоpические свойства металлических и неметаллических жидкостей (различие и общность).
2.ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ. Ориентационное упорядочение молекул конденсированной среды. Мезофаза. Система классификации жидких кристаллов и основные типы молекулярного упорядочения . Нематические, холестерические, смектические жидкие кристаллы. Скалярный и тензорный параметры порядка нематической фазы.. Лиотропные жидкие кристаллы и биологические структуры. Теория фазовых переходов Ландау-Де Жена ( для нематической фазы). Особенности релеевского рассеяния света в жидких кристаллах. Различные типы межмолекулярного взаимодействия в жидких кристаллах. Молекулярно-статистическая теория нематической фазы ( Майера- Заупе). Элементы теории упругости жидких кристаллов. Влияние внешних полей. Переходы Фредерикса.
ст.н.с. Бушуева Г.В.
9 семестр, 36часов
Современные дифракционные методы исследования структуры вещества. Электронная микроскопия - наиболее информативный метод исследования структуры реальных кристаллов. Основы электронной оптики. Принцип работы современных просвечивающих электронных микроскопов. Теория дифракции электронов и формирования электронно-микроскопического изображения совершенных и несовершенных кристаллов в кинематическом и двухлучевом динамическом приближениях. Контраст изображения дислокаций различного типа, дефектов упаковки, двойников и других структурных несовершенств кристаллов. Использование ЭВМ-моделирования для построения теоретических электронно-микроскопических фотографий структурных дефектов. Влияние трансформации упругих полей дислокаций в пластине на их электронно-микроскопическое изображение.
доцент Биленко И.А.
10 семестр, 32 часа
Рассматриваются различные аспекты использования ЭВМ в физических исследованиях. Дается описание стандартных пакетов для решения различных математических задач и статистической обработки результатов экспериментальных измерений. Излагаются основы цифровой обработки сигналов и численных методов. Рассматриваются современные методы многопараметрической оптимизации, понятие искусственной жизни. Специальное внимание уделяется использованию компьютеров для автоматизации физических измерений. Дается описание устройств ввода-вывода и излагаются основы их программирования. Рассматриваются примеры автоматизированных измерительных систем, использующихся в экспериментальных исследованиях. Излагаются основы системы LATEX для подготовки научных публикаций.
профессор Халили Ф.Я
8 семестр, 32 часа
Твердые тела и их классификация. Адиабатическое приближение. Кристаллические структуры: симметрия кристаллов, обратная решетка, теорема Блоха, зоны Бриллюэна. Колебания решетки (фононная подсистема): динамика кристаллической решетки, спектральная плотность нормальных колебаний решетки, теплоемкость решетки. Ангармонические эффекты в кристаллах: теплопроводность, роль трехфотонных процессов переброса, тепловое расширение, теплоемкость при высоких температурах. Электроны в кристалле: структура электронного газа, фундаментальные трудности модели свободных электронов, электроны в периодическом поле решетки. Зонная структура энергетического спектра электронов, типы твердых тел. Поверхность Ферми. Уравнения движения электронов в кристалле. Дырки. Электрон-электронное и электрон-фононное взаимодействие.
профессор Халили Ф.Я
9 семестр, 36часов
Статистическая модель квантовой и классической физики. Связь распределений вероятности для пар канонически сопряженных квантовых наблюдаемых. Динамическое поведение квантовых объектов. Картины эволюции Шредингера и Гейзенберга. Оператор эволюции. Постулат о редукции. Проекционные операторы. Техника вычислений с некоммутирующими операторами. Квантовый гармонический осциллятор. Гауссовские состояния состояния гармонического осциллятора. Распределенные квантовые системы. Квантовые состояния бегущей волны. Диссипация в квантовых системах. Энтропия квантовой системы. Квантовый термостат. Флуктуационно-диссипационная теорема. Двухуровневые квантовые системы. Взаимодействие электромагнитной волны с атомом. Биения Раби. Одноатомный мазер.
профессор Халили Ф.Я
10 семестр, 36 часов
Квантовый эффект Зенона. Подавление осцилляций Раби в двухуровневыхсистемах. Экспериментальное наблюдение квантового эффекта Зенона.Взаимодействие излучения с веществом. Атом в квантованном электромагнитном поле. Индуцированное и спонтанное излучение. Ширина линии излучения. Среды с инверсной населенностью. Мазерные уравнения движения. Шумовая температура. Фаза квантового осциллятора. Проблема оператора фазы. Различные подходы к ее решению. Фазовые состояния. Соотношение неопределенностей фаза-число квантов. Квантовый компьютер. Обратимые вычисления. Физические принципы построения квантовый компьютеров. Квантовая криптография.
ассистент Любимов Ю.А.
9 семестр, 36часов
Уравнения Максвелла и электрическое состояние среды. Мультипольное представление системы электрических зарядов. Деформационная и ориентационная поляризация. Тензор поляризуемости; эллипсоид поляризумости. Модели внутреннего поля в диэлектрике по Лоренцу, Онсагеру и Кирквуду. Дисперсия диэлектрической проницаемости. Релаксационная теория Дебая. Диаграммы Коул - Коула. Поглощение диэлектриков в субмиллиметровой области. Экспериментальные методы определения диэлектрической проницаемости. Диэлектрическое насыщение. Его связь с эффектами Керра, Бекингама и Коттона - Мутона. Диэлектрические свойства среды в экстремальных условиях.
профессор Митрофанов В.П.
9 семестр, 36 часов
Рассматриваются различные аспекты проблемы достижения максимальной чувствительности в физических измерениях. Проанализированы флуктуационные процессы в преобразователях и электронных цепях, использующихся для усиления и обработки сигналов. Рассматриваются методы описания и анализа случайных процессов, основные виды шумов, их прохождение через линейные и нелинейные системы. Наряду с классическими представлениями в этой области специальное внимание уделяется квантовым шумам, проявляющимся в высокодобротных или высокочастотных колебательных системах. Рассмотрены неклассические состояния оптического излучения и возможности их использования в измерительных системах. Изложены основные положения теории фильтрации и обнаружения слабых сигналов, методы обработки сигналов и их выделения из шумов.
профессор Митрофанов В.П.
9 семестр, 36 часов
Механические и электромагнитные колебательные системы с малой диссипацией широко применяются в прецизионных физических экспериментах и в технике. Основное внимание в курсе уделяется рассмотрению физических механизмов, вызывающих диссипацию, и методов ее уменьшения в различных системах. Отдельно рассматриваются механические осцилляторы от низкочастотных маятников до акустических резонаторов ультразвукового диапазона частот и электромагнитные колебательные системы вплоть до оптических резонаторов. Систематизируются и анализируются механизмы потерь энергии, которые в принципе могут быть устранены, и их устранение определяется техническими возможностями, например, созданием высокочистых бездефектных кристаллов для изготовления акустических и диэлектрических электромагнитных резонаторов. Специальное внимание уделяется рассмотрению фундаментальных принципиально неустранимых механизмов потерь энергии в механических и электромагнитных системах. Обычно они связаны с нелинейностью, ангармонизмом кристаллической решетки, вызывающим взаимодействие упругих и электромагнитных колебаний с фононами. Даются практические рекомендации по созданию колебательных систем в различных частотных диапазонах с добротностью превышающей 109 .
профессор Митрофанов В.П.
10 семестр,32 часа
Рассматриваются устройства и методы измерений различных физических величин, относящихся к макроскопическим объектам, основанные на эффектах, имеющих существенно квантовую природу. Их применение позволяет значительно улучшить метрологическую точность и разрешение в физических экспериментах и технических приложениях. Эти устройства условно разделены на несколько групп. К ним относятся квантовые генераторы высокостабильного электромагнитного и оптического излучения, такие как мазеры и лазеры; устройства, основанные на туннельном эффекте и молекулярных силах типа туннельного и атомно-силового микроскопов; использующие квановые макроскопические эффекты в сверхпроводниках; измерительные системы, оперирующие с единичными атомами, ионами и молекулами, удерживаемыми в ловушках или устройствах типа мазера на одном атоме. Специальное внимание уделяется рассмотрению физической сущности и теоретическому анализу квантовых явлений, лежащих в основе этих измерительных систем.
профессор Осипов А.И.
7 семестр, 36 часов
Основные положения линейной термодинамики необратимых процессов: постулат о локальном равновесии, линейная зависимость термодинамических потоков и термодинамических сил, принцип симметрии кинетических коэффициентов. Применение методов неравновесной термодинамики к явлениям в прерывных и непрерывных системах с одновременным протеканием различных процессов: диффузии, теплопроводности, вязкости, химических реакций. Основные закономерности линейной термодинамики необратимых процессов: принцип симметрии Кюри для линейной зависимости потоков и сил разной тензорной размерности, теорема Пригожина. Обоснование соотношений симметрии Онсагера. Область применимости неравновесной термодинамики с точки зрения молекулярно - кинетической теории. Основные положения нелинейной термодинамики необратимых процессов.
профессор Осипов А.И.
8 семестр, 32 часа
Неравновесные процессы в газах и их классификация. Кинетическая теория явлений переноса: кинетическое уравнение Больцмана и его решение методом Энскога - Чепмена, гидродинамические уравнения, вычисление коэффициентов переноса. Иерархия релаксационных процессов в газах. Поступательная релаксация: релеевский и лоренцевский газы, релаксация в двухтемпературном газе. Вращательная релаксация: неравновесное распределение энергии по вращательным степеням свободы молекул в расширяющихся газовых потоках и ударных волнах. Колебательная релаксация: колебательно - поступательный и колебательно - колебательный обмен энергией при столкновениях. Распределение Тринора. Колебательно - вращательная инверсия. Эффект кинетического охлаждения. Кинетика термической диссоциации и ионизации молекул.
профессор Осипов А.И.
9 семестр, 36 часов
Сравнительная характеристика газов, жидкостей и кристаллических твердых тел. Фазовая диаграмма и уравнения состояния. Термодинамическое подобие. Критические явления и критические индексы. Рассеяние рентгеновских лучей. Бинарная функция распределения: цепочка уравнений Боголюбова - Борна - Грина - Кирквуда - Ивона, суперпозиционное приближение, уравнение Орнштейна - Цернике, гиперцепное приближение, приближение Перкуса - Иевика. Численные методы в теории жидкостей: метод молекулярной динамики, метод Монте - Карло. Явления переноса: метод корреляционных функций, теория Райса - Олнета, теория Френкеля. Молекулярное рассеяние света: дублет Мандельштама - Бриллюэна, крыло релеевской линии. Ультразвуковая спектроскопия жидкостей.
профессор Сысоев Н.Н.
6 семестр, 48часов
Молекулярная физика сегодня как физика нелинейных неравновесных явлений в открытых системах. Физическая гидродинамика и релаксационные процессы: проблема необратимости в статистической физике, самоорганизация в гидродинамических системах (ударные волны, конвекция, волны горения). Физика жидкостей: экзотические жидкости (жидкие металлы, жидкие кристаллы), критические явления в жидкостях, теория термодинамического подобия. Физика реальных кристаллов: физика дефектов в кристаллах, космическое материаловедение, динамическое поведение дислокаций при внешних воздействиях и их влияние на различные физические свойства.
профессор Сысоев Н.Н.
9 семестр, 36 часов
Эволюция нелинейных волн. Время и место образования ударной волны. Структура ударной волны в идеальном газе, в релаксирующем многоатомном газе и плазме. Распространение плоских, цилиндрических и сферических ударных волн в газах. Волны в нормальном газе и в средах с аномальными термодинамическими свойствами. Устойчивость ударных волн в равновесном и релаксирующем газе. Ударные волны в конденсированных средах. Структура детонационной волны. Светодетонационные волны.
ст.н.с. Тяпунина Н.А., ст.н.с. Зиненкова Г.М.
10 семестр, 16 часов
Современные представления о физических свойствах реальных кристаллов, определяемых присутствием в них равновесных и неравновесных дефектов. Классификация структурных дефектов.Связь микропроцессов с макроскопическими свойствами твердых тел. Точечные дефекты и процессы с их участием ( перенос массы, проводимость и др.). Теория дислокаций и ее применение для описания физических свойств: механических, оптических, электрических и др. Дисклинации и ротационные моды пластической деформации твердых тел. Применение ЭВМ-моделирования для исследования дислокационных процессов, определяющих пластическую деформацию и упрочнение материалов.
доцент Уваров А.В.
9 семестр, 36 часов
Строение молекул и химическая связь. Квантовая механика и строение молекул. Адиабатическое приближение, Методы МО ЛКАО и валентных схем. Строение простейших неорганических и органических молекул. Гибридизация орбиталей. Типы химических связей. Комплексы, клатраты и кластеры. Фуллерены. Межмолекулярное взаимодействие. Физико - химические проявления межмолекулярных взаимодействий и характеристики различных типов взаимодействий. Полуэмпирические модельные потенциалы. Определение межмолекулярных потенциалов из экспериментальных данных. Неаддитивные эффекты в межмолекулярных взаимодействиях. Взаимодействие молекул с излучением. Распределение энергии молекул на части, порядок вращательной, колебательной и электронной энергии. Вращательные спектры: сферические, симметричные и асимметричные волчки. Колебательно- вращательные спектры. Электронные спектры: принцип Франка - Кондона, вращательная структура электронно - колебательных полос. Вероятности переходов.
доцент Уваров А.В.
7 семестр, 68часов
Гидродинамическое описание идеальной и вязкой жидкости: уравнения непрерывности, движения и энергии. Область применимости. Граничные условия, температурный скачок и скольжение. Вихревые течения, динамика завихренности. Ламинарные и турбулентные течения. Уравнения релаксационной гидродинамики. Малые возмущения, гидродинамические моды, роль силы тяжести, приближение Буссинеска. Тепловая и конвективная неустойчивости. Малая нелинейность - методы описания. Одномерное движение сжимаемого газа, ударные волны. Структура ударных волн. Особенности гидродинамического движения в средах с энерговыделением : усиление звука, детонация, горение.
доцент Воронцов Ю.И.
8 семестр, 32 часа
Нелинейный осциллятор. Математическая модель. Собственные колебания нелинейного осциллятора. Следствия ангармонических колебаний в кристаллах. Вынужденные колебания нелинейного осциллятора. Нелинейный резонанс. Бистабильность. Резонанс на гармониках и субгармониках. Резонанс на комбинационных частотах. Качественные методы исследования колебаний. Фазовый портрет системы. Автоколебания. Синхронизация и взаимная синхронизация колебаний. Параметрические колебания. Модели оптического ангармонизма. Двухуровневая модель атома. Взаимодействие с электромагнитным полем. Нелинейное поглощение. Бездоплеровская спектроскопия. Когерентная активная спектроскопия комбинационного рассеяния. Волны в нелинейных средах. Гармоники и комбинационные волны. Самофокусировка. Обращение волнового фронта. Нелинейные волны в средах со слабой дисперсией. Простые волны. Уравнение Бюргерса, уравнение Кортевега де-Фриза, их стационарные решения. Солитоны.
доцент Воронцов Ю.И.
10 семестр, 32 часа
Предмет квантовой теории измерений. Элементы математического аппарата квантовой теории измерений. Состояние системы после измерения. Соотношения неопределенностей. Соотношения погрешность измерения- возмущение.Непрерывные измерения и оценивание параметров состояния системы. Невозмущающие и квазиневозмущающие измерения. Принципы и методы измерений. Характеристики измерителей координаты. Эквивалентная флуктуационная схема прибора. Квантовый предел соотношения спектральных плотностей флуктуаций. Квантовый предел шумовой температуры. Измерения в распределенных системах. Квантовая теория оценивания. Квантовый аналог неравенства Рао-Крамера. Оптимальные измерения при оценивании параметра смещения. Квантовая теория проверки гипотез. Оптимальная стратегия различения состояний. Предел ошибки различения чистых состояний. Квантовый порог обнаружения действия классической силы.