Рабочая учебная программа

Содержание

1. Пояснительная записка............................................................................... 2

2. Учебная программа.................................................................................... 3

3. Рабочая учебная программа...................................................................... 3

4. Практические занятия................................................................................. 5

5. Литература.................................................................................................. 6

Основная...................................................................................................... 6

Дополнительная........................................................................................... 6

6. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов 6

Вопросы для самоподготовки.................................................................... 6

7. Требования к рейтинг-контролю............................................................... 7

8. Вопросы для подготовки к экзамену......................................................... 7

Пояснительная записка

Курс «Дополнительные главы магнетизма» предназначен для получения студентами дополнительных знаний о современных экспериментальных методах исследования физических свойств твердых тел, в том числе и магнитоупорядоченных. Знание физических основ резонансных методов необходимо для специалистов по физике магнитных явлений. Многие выпускники работают в области компьютерной томографии, в объединении «Тверьгеофизика», на заводе электронной техники «Микрон» в г. Зеленограде, в Объединенном институте ядерных исследований в г. Дубна, а также в зарубежных лабораториях. Они неоднократно заявляли, что данный спецкурс дал им необходимые знания для того, чтобы свободно разбираться в работе сложнейших современных установок и приборов для исследования физических свойств твердых тел и биологических объектов. В курсе «Дополнительные главы магнетизма» рассмотрены теоретические основы методов ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса, ферро-, антиферро-, ферримагнитных резонансов, резонанса доменных границ, спинволнового резонанса, ядерного гамма резонанса, эффекта Мессбауэра, эффектов ядерного и фотонного спинового эха. Особое внимание уделено особенностям практического применения этих методов, преимуществам и недостаткам каждого их них. Для освоения данного курса студентам необходим весь объем знаний по физике, полученный за предыдущие годы обучения. Поэтому курс «Дополнительные главы магнетизма» органично связан с курсами общей физики, квантовой механики, физики реальных кристаллов, физики магнитных явлений, основами металловедения.

Учебная программа

Ядерные методы исследования магнитоупорядоченных веществ (введение). Нейтронография: ядерное и магнитное рассеяние нейтронов. Ядерный магнитный резонанс. Ядерный гамма-резонанс.

Ядерный магнитный резонанс. Уравнения Блоха для намагниченности системы атомных ядер. Спин-решеточные взаимодействия и процесс спиновой релаксации. Частота собственной прецессии системы ядерных спинов в магнитном поле.

Электронный парамагнитный резонанс. Резонанс локализованных электронных спинов в металлах. Практическое применение метода ЭПР для исследования твердых тел.

Ферромагнитный резонанс. Влияние формы образца на резонансную частоту. Особенности ферромагнитного резонанса в высокоанизотропных магнетиках.

Антиферромагнитный резонанс. Уравнения Блоха. Собственная частота АФР.

Ферримагнитный резонанс. Право-левополяризованные колебания намагничености в ферримагнетиках.

Спин-волновой резонанс в тонких ферромагнитных пленках. Условие возникновения СВР.

Когерентное усиление спиновых волн потоком заряженных частиц. Условие Черенковского возбуждения спиновых волн. Ядерное и фотонное спиновое эхо, его практическое применение.

Резонанс и релаксация доменных границ. Силы вязкого трения при смещении ДГ в магнитном поле.

Эффект Мессбауэра и его практическое применение.

Твердотельная квантовая электроника. Принцип действия мазера. Рубиновый лазер. Способы создания инверсии верхнего энергетического уровня.

Основные представления о сверхпроводимости. Эффект Мейсснера. Сверхпроводники I и II рода. Термодинамика перехода в СП – состояние. Уравнение Лондонов. Основные положения теории БКШ. Одночастичное туннелирование. Высокотемпературная сверхпроводимость.

Экситоны. Объяснение особенностей спектров поглощения щелочно-галоидных кристаллов.

Методы создания сильных и сверхсильных магнитных полей.

Рабочая учебная программа

Курс «Дополнительные главы магнетизма» рассчитан на 14 учебных недель, имеет объем 80 часов, из них 28 часов лекций, 28 часов практических упражнений и 24 часа отводится на самостоятельную работу студентов.

Практические занятия

На практических занятиях студенты делают сообщения по выбранным темам, предложенным преподавателем, либо по темам, интересующим их самих и согласованных с преподавателем. Примерный список предлагаемых тем по актуальным проблемам физики магнитных явлений и физики твердого тела прилагается, ежегодно он корректируется в связи с новыми открытиями и актуальными разработками, появляющимися в этих областях науки. Источником информации являются журналы Nature, Science, Physical Review, Nature Photonics, Nature Nanotechnology, сведения из подборки журналов по физике твердого тела издательства Springer, получаемые преподавателем по электронной подписке. Кроме того студенты могут пользоваться подборкой полнотекстовых электронных копий статей из ведущих отечественных и международных журналов, собранной преподавателями и сотрудниками кафедры магнетизма (более 7500).

1. Физические основы и перспективы создания квантового компьютера.

2. Новейшие достижения в решении проблемы высокотемпературной сверхпроводимости. Новые сверхпроводящие материалы.

3. Современные методы создания сильных магнитных полей и новые физические свойства материалов, обнаруживаемые в сверхсильных магнитных полях.

4. Новые методы структурных исследований магнитных материалов. Атомно-силовая микроскопия.

5. Способы достижения сверхнизких температур. Необычные свойства веществ, обнаруживаемые при сверхнизких температурах.

6. Нанотехнологии и наноструктуры. Новые свойства магнитных материалов, полученных на основе наночастиц.

7. Физические принципы работы лазеров и мазеров. Новые разработки в области твердотельной квантовой электроники.

8. Новые достижения в области исследования биомагнетизма. Живые организмы – источники электромагнитных полей. Физические основы компьютерной томографии.

9. Новые материалы для жестких дисков компьютеров. Новые принципы записи информации, компьютеры нового поколения.

Литература

Основная

1. Типлер П.А., ЛЛуэллин Р.А. Современная физика./Перевод с англ. под ред.д.ф.-м.н. Лейкина Е.М./ М.: Мир, 2007.

2. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. М.: Академия, 2005.

3. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978.

4. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела (т.2). М.: Мир,1979.

5. Тинкхам М. Введение в сверхпроводимость. М.: Атомиздат, 1980.

Дополнительная

1. Вертхейм Г. Эффект Мессбауэра. М.: Мир, 1966.

2. Туров Е.А., Петров М.П. Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферромагнетиках. М.: Наука, 1969.