скачатьСТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯСистема менеджмента качества Образовательный стандарт высшего профессионального образования АлтГТУ. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА» Алтайский государственный технический университет и ![]() Предисловие 1) РАЗРАБОТАН КАФЕДРОЙ ФИЗИКИ И ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2) В стандарте использованы следующие нормативные документы: - Государственный образовательный стандарт по специальностям 150502 «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов», 150601 «Материаловедение и технология новых материалов», утвержденный 27 марта 2000 г. приказом 686, регистрационный номер 254 тех/дс. 3) ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ; СОДЕРЖАНИЕ 1 Область применения 1 2 Нормативные ссылки 2 3 Цели и задачи дисциплины 2 3.1 Характеристика предмета изучения 3 3.2 Цели и задачи дисциплины применительно к конкретной специальности 3.3 Место дисциплины в учебном процессе 3 3.4 Требования к знаниям умениям и навыкам 3 Содержание дисциплины и условия ее реализации 4 4.1 Рабочая программа дисциплины 4.2 Использование технических средств обучения и вычислительной техники. Программное обеспечение дисциплины. 8 4.3 Организация самостоятельной работы студентов по дисциплине 8 4.4 Элементы научного поиска при изучении дисциплины 8 Приложение А «Контролирующие материалы по дисциплине» 9 Приложение Б «Памятка по дисциплине» 20 ^ ![]() Система менеджмента качества Образовательный стандарт высшего профессионального образования АлтГТУ. Введен ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ впервые ^ «ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА»___________________ наименование дисциплины Дата введения 2005-03-21 (год, месяц, число) УТВЕРЖДАЮ Начальник УМУ АлтГТУ Е.В. Павловский подпись расшифровка подписи Дата_____________________ число, месяц, год ^
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие государственные стандарты и стандарты АлтГТУ. ГОСТ Р 1.5-92 ГСС РФ. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. ГОСТ 8.417 –81 ГСИ. Единицы физических величин. СТП 12 310-04 Образовательный стандарт учебной дисциплины. Общие требования к структуре, содержанию и оформлению; СТП 12 100–02 Образовательный стандарт высшего профессионального образования АлтГТУ. Требования к фонду квалификационных заданий и тестов. ^ Цель преподавания дисциплины – сформировать у студентов определенную систему знаний и навыков в понимании строения и структуры твердых тел, знании основных физических явлений и эффектов и понимании возможности применения данных эффектов в работе, связанной с изучением свойств композиционных материалов. Указанная цель достигается за счет углубленного изучения теоретических положений основ физики твердого тела и проведения лабораторных работ. ^ Курс «Физика твердого тела» является одним из базовых курсов подготовки студентов, читается во 5 семестре. 3.2 Цели и задачи дисциплины применительно к конкретной специальность Цель преподавания дисциплины – сформировать у студентов определенную систему знаний и навыков в понимании основных физических законов, знании основных физических явлений и эффектов и понимании возможности применения данных эффектов в работе, цель достигается за счет углубленного изучения теоретических положений и проведения лабораторных работ. ^ Дисциплина «Физика твердого тела» опирается на разделы: - высшей математики, физики, неорганической химии Данная дисциплина является одним из основных курсов инженерной подготовки студентов специальности 101000 «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов», 150601 «Материаловедение и технология новых материалов». Изучается в 5 семестре. ^ В результате изучения данной дисциплины студенты должны: знать:
^ Кафедра физики и технологии композиционных материалов Дисциплина ЕН.Р.01 «Физика твердого тела» Статус дисциплины обязательная Специальности 150502 «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов» 150601 «Материаловедение и технология новых материалов» ^ очная Общий объем дисциплины 119 часов Распределение по семестрам
4. Содержание дисциплины и условия ее реализации. ^ . Лекции
2. Лабораторные работы.
Литература и учебно-методические материалыОсновная литература.
Дополнительная литература.
7. В.П.Фадин., Н.А.Александров. Сборник задач по физике.- Томск., ТГУ.- 1967. (8) 8. Д.И.Сахаров. Сборник задач по физике.- М.: Просвещение.- 1973.(14) Учебно-методическая карта дисциплины «Физика твердого тела». График аудиторных занятий и самостоятельной работы 5-й семестр
^ При чтении лекционного материала используются демонстрации физических опытов, а также ЭВМ и программное обеспечение. ^ Для обеспечения выполнения студентами самостоятельного изучения теоретических вопросов предложена основная и дополнительная литература. Для решения индивидуальных заданий на практических занятиях выдаются типовые примеры решения задач, проводятся консультации не реже 1 раз в 2 недели. Для подготовки к лабораторным занятиям по дисциплине используются методические пособия, разработанные на кафедре ФиТКМ . ^ При изучении дисциплины используются следующие формы и методы привлечения студентов к самостоятельной творческой деятельности: желающим студентам в качестве дополнительной творческой работы предлагается реферирование научной и периодической литературы по наиболее сложным и актуальным темам дисциплины. Разработчик: Доцент кафедры ФиТКМ ________________Кондратенко М.Б. должность подпись инициалы и фамилия Стандарт согласован: Зав. кафедрой ФиТКМ ________________ В.Б.Маркин должность подпись инициалы и фамилия Председатель ФКМКО ________________Ю.А.Осокин должность подпись инициалы и фамилия Декан ФИТиБ ________________ В.Б.Маркин должность подпись инициалы и фамилия Начальник ОМКО АлтГТУ ________________Н.П.Щербаков должность подпись инициалы и фамилия ^ Контролирующие материалы по дисциплине «Физика твердого тела» Вопросы контроля остаточных знаний Тест № 1 ^
Тест № 2 1. Силы связи в кристаллах: Ван-дер-Ваальса. 2. Пучок света последовательно проходит через два николя, плоскости пропускания которых образуют между собой угол j=400. Принимая, что коэффициент поглощения k каждого николя равен 0,15, найти, во сколько раз пучок света, выходящий из второго николя, ослаблен по сравнению с пучком, падающим на первый николь. Тест № 3 1.Силы связи в кристаллах: ковалентная. 2.Электрон находится на первой боровской орбите атома водорода (ra=5,310-11 м). Определить для электрона: 1) потенциальную энергию Ep; 2) кинетическую энергию Eк; 3) полную энергию E. Тест № 4 1. Силы связи в кристаллах: ионная.
Тест № 5 2.Кристаллическая решетка. Примитивная, базис, индексы Миллера. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны l=220 нм. Определить максимальную скорость vmax фотоэлектронов. Работа выхода из электрона из цинка равна 4 эВ. Тест № 6
Тест № 7 1. Кристаллы кубической сингонии.
Тест № 8 1. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Методы Лауэ, Дебая..
Тест № 9 1. Дифракция нейтронов. Дифракция электронов.
Тест № 10
Тест № 11. 1. Антиструктурное разупорядочение. Растворы внедрения и замещения
Тест № 12 . Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Закон Эйнштейна. Фононы.
Тест № 13
Тест № 14
Тест № 15 1. Элементы физической статистики. Термодинамический и статистический способы описания ансамблей частиц.
Тест № 16 1. Квантовые статистики. Статистики Ферми-Дирака.
Тест № 17 1. Квантовые статистики. Статистика Бозе-Эйнштейна. Фермионы. Бозоны. Фононы
Тест № 18 1.Зонная теория твердого тела. Полупроводники. Контактные явления.
Тест № 19 1.Зонная теория твердого тела. Полупроводники. Контактные явления. Эффекты Холла, Эттингсгаузена. Полупроводниковые диод, транзистор, тиристор.
Тест № 20
Тест № 21
Тест № 22
Тест № 23
Тест № 24
Тест № 25
Разработчик: Доцент кафедры ФиТКМ ________________Кондратенко М.Б. должность подпись инициалы и фамилия Зав. кафедрой ФиТКМ ________________ В.Б.Маркин должность подпись инициалы и фамилия Контролирующие материалы по дисциплине «Физика твердого тела» Вопросы текущего контроля 1. Силы связи в кристаллах: Ван-дер-Ваальса, ковалентная, ионная, металлическая, водородная.
3. Силы связи в кристаллах: Ван-дер-Ваальса. 4.Силы связи в кристаллах: ковалентная. 5.Электрон находится на первой боровской орбите атома водорода (ra=5,310-11 м). Определить для электрона: 1) потенциальную энергию Ep; 2) кинетическую энергию Eк; 3) полную энергию E. 6. Силы связи в кристаллах: ионная. 7Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра (l=780 нм) на фиолетовую (l=390 нм)? 8.Кристаллическая решетка. Примитивная, базис, индексы Миллера. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны l=220 нм. Определить максимальную скорость vmax фотоэлектронов. Работа выхода из электрона из цинка равна 4 эВ. 9Кристаллическая решетка. Индексы Миллера для плоскостей. 10. Кристаллы кубической сингонии. 11. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Методы Лауэ, Дебая.. 12.электронов с поверхности этой пластинки. 13. Дифракция нейтронов. Дифракция электронов. 14.Невозбужденный атом водорода поглощает квант излучения с длинной волны l=102,6 нм. Вычислить, пользуясь теорией Бора, радиус r электронной орбиты возбужденного атома водорода. 15.Несовершенства и дефекты решетки. Мозаическая структура, дефекты по Френкелю, по Шоттки. 16.Вычислить по теории Бора период T вращения электрона в атоме водорода, находящегося в возбужденном состоянии, определяемом главным квантовым числом n=2. 17. Антиструктурное разупорядочение. Растворы внедрения и замещения 18.Из смотрового окошечка печи излучается поток 4 кДж/мин. Определить температуру печи, если площадь окошечка 8 см2. 19Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Закон Эйнштейна. Фононы. 20.Какая доля энергии фотона при эффекте Комптона приходится на электрон отдачи, если фотон претерпел рассеяние на угол 1800? Энергия фотона до рассеяния равна 0,255 МэВ. Масса электрона 9,110-31 кг, постоянная Планка 6,6310-34 Джс, комптоновская длина волны электрона С=2,4310-12 м. 21.Закон Дебая. Теплопроводность твердых тел. 22.Период полураспада радиоактивного изотопа актиния составляет 10 сут. Определить время, за которое распадается 1/3 начального количества ядер актиния. 23.Кристаллы гексагональной сингонии. 24.Найти длину волны де Бройля электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов 1МВ. Масса электрона 9,110-31 кг. 24.Элементы физической статистики. Термодинамический и статистический способы описания ансамблей частиц. 25.За время t=8 сут распалось k=3/4 начального количества ядер радиоактивного изотопа. Определить период полураспада. 26. Квантовые статистики. Статистики Ферми-Дирака. 27. Квантовые статистики. Статистика Бозе-Эйнштейна. Фермионы. Бозоны. Фононы 28.Зонная теория твердого тела. Полупроводники. Контактные явления. 29.Зонная теория твердого тела. Полупроводники. Контактные явления. 30.Эффекты Холла, Эттингсгаузена. Полупроводниковые диод, транзистор, тиристор. 31.Сверхпроводимость. Разработчик: Доцент кафедры ФиТКМ ________________Кондратенко М.Б. должность подпись инициалы и фамилия Зав. кафедрой ФиТКМ ________________ В.Б.Маркин должность подпись инициалы и фамилия Контролирующие материалы по дисциплине «Физика твердого тела» Вопросы итогового контроля 1. Силы связи в кристаллах: Ван-дер-Ваальса, ковалентная, ионная, металлическая, водородная.
3. Силы связи в кристаллах: Ван-дер-Ваальса. 4.Силы связи в кристаллах: ковалентная. 5.Электрон находится на первой боровской орбите атома водорода (ra=5,310-11 м). Определить для электрона: 1) потенциальную энергию Ep; 2) кинетическую энергию Eк; 3) полную энергию E. 6. Силы связи в кристаллах: ионная. 7Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра (l=780 нм) на фиолетовую (l=390 нм)? 8.Кристаллическая решетка. Примитивная, базис, индексы Миллера. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны l=220 нм. Определить максимальную скорость vmax фотоэлектронов. Работа выхода из электрона из цинка равна 4 эВ. 9Кристаллическая решетка. Индексы Миллера для плоскостей. 10. Кристаллы кубической сингонии. 11. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Методы Лауэ, Дебая.. 12.электронов с поверхности этой пластинки. 13. Дифракция нейтронов. Дифракция электронов. 14.Невозбужденный атом водорода поглощает квант излучения с длинной волны l=102,6 нм. Вычислить, пользуясь теорией Бора, радиус r электронной орбиты возбужденного атома водорода. 15.Несовершенства и дефекты решетки. Мозаическая структура, дефекты по Френкелю, по Шоттки. 16.Вычислить по теории Бора период T вращения электрона в атоме водорода, находящегося в возбужденном состоянии, определяемом главным квантовым числом n=2. 17. Антиструктурное разупорядочение. Растворы внедрения и замещения 18.Из смотрового окошечка печи излучается поток 4 кДж/мин. Определить температуру печи, если площадь окошечка 8 см2. 19Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Закон Эйнштейна. Фононы. 20.Какая доля энергии фотона при эффекте Комптона приходится на электрон отдачи, если фотон претерпел рассеяние на угол 1800? Энергия фотона до рассеяния равна 0,255 МэВ. Масса электрона 9,110-31 кг, постоянная Планка 6,6310-34 Джс, комптоновская длина волны электрона С=2,4310-12 м. 21.Закон Дебая. Теплопроводность твердых тел. 22.Период полураспада радиоактивного изотопа актиния составляет 10 сут. Определить время, за которое распадается 1/3 начального количества ядер актиния. 23.Кристаллы гексагональной сингонии. 24.Найти длину волны де Бройля электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов 1МВ. Масса электрона 9,110-31 кг. 24.Элементы физической статистики. Термодинамический и статистический способы описания ансамблей частиц. 25.За время t=8 сут распалось k=3/4 начального количества ядер радиоактивного изотопа. Определить период полураспада. 26. Квантовые статистики. Статистики Ферми-Дирака. 27. Квантовые статистики. Статистика Бозе-Эйнштейна. Фермионы. Бозоны. Фононы 28.Зонная теория твердого тела. Полупроводники. Контактные явления. 29.Зонная теория твердого тела. Полупроводники. Контактные явления. 30.Эффекты Холла, Эттингсгаузена. Полупроводниковые диод, транзистор, тиристор. 31.Сверхпроводимость. Разработчик: Доцент кафедры ФиТКМ ________________Кондратенко М.Б. должность подпись инициалы и фамилия Зав. кафедрой ФиТКМ ________________ В.Б.Маркин должность подпись инициалы и фамилия ^ Формы и содержание текущей аттестации и итог Памятка для студентов групп ПКМ по изучению дисциплины "Физика твердого тела " семестр) ^ Зав. кафедрой _____________ Маркин В.Б. « ____ » ___________ 200_ года Согласно учебному плану, аудиторная нагрузка в 3 семестре составляет: лекции – 34 часа, лабораторные работы –17 часов. Форма итоговой аттестации – зачет. В теоретическом курсе будут рассмотрены следующие темы: ^ Силы связи в кристаллах: Ван-дер-Ваальса, ковалентная, ионная, металлическая, водородная. Кристаллическая решетка. Примитивная, базис, индексы Миллера. Сингонии. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Методы Лауэ, Дебая. Дифракция нейтронов. Дифракция электронов. Несовершенства и дефекты решетки. Мозаическая структура, дефекты по Френкелю, по Шоттки.Антиструктурное разупорядочение. Растворы внедрения и замещения. ^ Закон Гука. Упругая и пластическая деформации. Дислокации. Теоретическая и реальная прочность кристаллов. Пути повышения прочности твердых тел. ^ Термодинамический статистический способы описания ансамблей частиц. Классическая статистика Максвелла-Больцмана. Квантовые статистики Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Фермионы. Бозоны. ^ Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Закон Эйнштейна. Фононы. Закон Дебая. Теплопроводность твердых тел. ^ Зонная теория твердого тела. Полупроводники. Контактные явления. Эффекты Холла, Эттингсгаузена. Полупроводниковые диод, транзистор, тиристор. Сверхпроводимость. 2 Литература и учебно-методические материалы^
2.2. Задачники.
7. В.П.Фадин., Н.А.Александров. Сборник задач по физике.- Томск., ТГУ.- 1967. 8. Д.И.Сахаров. Сборник задач по физике.- М.: Просвещение.- 1973. ^
Примечания: 1. Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной причины, оценивается на 10% ниже. Максимальная оценка в этом случае 90 баллов. 2. Студент получает зачет «автоматом», если итоговый семестровый рейтинг ![]() 3. К экзамену допускаются студенты, имеющие не более двух задолженностей по контрольным точкам. При наличии одной или двух задолженностей студенту на экзамене выдаётся дополнительное задание. ^ В АлтГТУ принята 100-балльная шкала оценок. Именно эти оценки учитываются при подсчёте рейтингов, назначении стипендии и в других случаях. Традиционная шкала будет использоваться только в зачётных книжках. Соответствие оценок устанавливается следующим образом: 75 баллов и выше – «отлично», 50–74 балла – «хорошо», 25–49 баллов – «удовлетворительно», менее 25 баллов – «неудовлетворительно». Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во время каждой аттестации) и итогового рейтинга (после сессии). Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле: ![]() где Ri – оценка за i-ю контрольную точку, pi – вес этой контрольной точки. Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента вычисления рейтинга. ^
^ В каждом модуле студент должен защитить 4 задачи. Одна задача оценивается в 25 баллов. Оформление задачи (дано, найти) – 5 баллов; схематичный чертеж, поясняющий содержание задачи (в тех случаях, когда это возможно), указание основных законов и формул, на которых базируется решение, разъяснение буквенных обозначения в формулах, получение расчетной формулы (при решении в общем виде) – 15 баллов; подстановка в правую часть полученной рабочей формулы вместо символов величин обозначения единиц, проведение с ними необходимых действий с целью убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует искомой величине, получение численного ответа – 5 баллов. Приведём пример. Пусть студент Иванов Николай Петрович получил следующие оценки: 1 модуль: лабораторные работы выполнены на 100 баллов, индивидуальные задания выполнены на 75 баллов, коллоквиум на 60 баллов. 2 модуль: лабораторные работы выполнены на 70 баллов, индивидуальные задания выполнены на 70 баллов, коллоквиум на 50 баллов, контрольная работа №1 на 75 баллов. 3 модуль: лабораторные работы выполнены на 100 баллов, индивидуальные задания выполнены на 75 баллов, коллоквиум на 80 баллов, контрольная работа №2 на 75 баллов. На 1-й аттестации (7 неделя) его текущий рейтинг равен: ![]() На 2-й аттестации (13 неделя): ![]() ![]() ![]() В зачётку выставляется оценка «отлично». ^ Для студентов с высоким текущим рейтингом по их желанию может быть организовано углубленное изучение предмета, выдано дополнительное задание. В этом случае проводится дополнительный контроль: либо решение задач (контрольная работа, олимпиада), либо защита реферата. После проведения такого контроля (с оценкой R* ), текущий рейтинг пересчитывается: ![]() Здесь ![]() Деканат, учитывая рейтинги студента по каждой дисциплине, вычисляет комплексные рейтинги, вывешивает рейтинг - листы специальности, курса, факультета.
|