Затверджую: зав. кафедри фізики твердого тіла

                            проф. Фреїк Д.М.

                                                                                               

Програмові вимоги

до державного іспиту із спеціалізації Спеціальності “Фізика”

Спеціалізація Фізик. Освітньо-кваліфікаційний рівень - Бакалавр

 

1.      Вступ. Твердокристалічний стан речовини та його характеристика. Анізотропія. Моно- і полікристали. Структура кристалів. Елементи симетрії. Трансляційна та точкова симетрії.

2.      Елементарна комірка. Кристалографічна система координат. Ґратки Браве, їх базисні вектори і осьові кути.  Кристалографічні системи (сингонії).

3.      Кристалографічні позначення. Координати вузлів. Вузлові прямі та  площини. Індекси Міллера. Обернена гратка і її властивості. Вузлові площини. Геометричні характеристики ґратки. Координаційне число.

4.      Типи кристалічних ґраток. Щільні упаковки. Вивчення структури кристалів. Формула Вульфа-Брега.

5.      Міжатомні і міжмолекулярні зв’язки. Ковалентний, іонний,  металічний та молекулярний зв’язки. Співставлення різних типів звязку. Класифікація структур.

6.      Дефекти кристалічної структури.  Класифікація структурних дефектів. Точкові дефекти в стехіометричних сполуках. Дефекти Шотткі, Френкеля. Точкові дефекти у нестехіометричних складах. Центри забарвлення кристалу.

7.      Точкові дефекти в стані теплової рівноваги однокомпонентної системи. Розрахунок концентрації та енергії утворення вакансій. Енергія міграції вакансій і атомний механізм вакансійної дифузії.

8.      Дислокації. Типи дислокацій і їх геометричний опис. Крайова та  гвинтова  дислокації. Контур і вектор Бюргерса. Рух дислокацій. Методи спостереження дислокацій в кристалах.

9.      Коливання кристалічної ґратки. Дисперсія частоти коливань простої одновимірної ґратки.

10. Коливання складної одновимірної ґратки. Оптичні і акустичні коливання. Коливання атомів складної тривимірної ґратки. Нормальні координати для коливань кристалічної гратки. Функція густини коливань.

11. Фонони. Ґраткова теплоємність твердих тіл. Апроксимація Ейнштейна і Дебая. Електронна теплоємність.

12. Теплопровідність. Молекулярно - кінетичний опис процесу теплопровідності. Теплопровідність діелектриків, металів. Теплове розширення. Оцінка коефіцієнта теплового розширення.

13. Механічні властивості твердих тіл. Пружна і пластична деформації. Пластична текучість кристалів. Поняття про площину ковзання і механічне двійникування. Рух дислокацій, як механізм пластичної деформації. Зміцнення кристалів.

14. Елементи зонної теорії твердих тіл. Утворення енергетичних зон у кристалах. Валентна зона, зона провідності, заборонена зона. Діелектрики, напівпровідники, метали. Рівень Фермі.

15. Електричні властивості металів. Класична теорія електропровідності металів. Поняття про квантову природу провідності.

16. Власна і домішкова провідність напівпровідників. Зонна структура деяких напівпровідників.

17. Ефект Холла в напівпровідниках. Поняття про квантовий ефект Холла.

18. Надпровідність. Низькотемпературна надпровідність. Основні фізичні уявлення теорії низькотемпературної надпровідності. Поняття про слабку надпровідність.

19. Високотемпературна надпровідність. Нові надпровідні матеріали.

20. Природа поверхневих електронних станів. Електронні стани на ідеальній поверхні. Електронні стани на реальній поверхні.

21. Основи теорії взаємодії електронів з твердим тілом. Методи дослідження структури поверхні.

22. Способи формування поверхні. Нанесення плівок. Чистота поверхні. Методи очистки поверхні.

23.  Методи вивчення хімічного складу поверхні. Електронна Оже – спектроскопія. Метод мос – спектроскопії вторинних іонів.

24. Магнітні властивості атомів. Орбітальний магнітний момент атомів. Спіновий магнітний момент атомів. Результуючий магнітний момент атома.

25. Магнітне поле в магнетиках. Класифікація магнітних матеріалів. Магнітні властивості феромагнітних тіл. Крива намагнічування. Магнітний гістерезис. Вплив температури на магнітні властивості феромагнетиків. Магнітна анізотропія кристалів. Магнітострикція.

26. Діа- і парамагнетизм. Природа діамагнетизму.  Класична та квантова теорії парамагнетизму.  Парамагнетизм вільних електронів.

27. Феромагнетики. Роль обмінної взаємодії і виникнення феромагнетизму. Доменна структура феромагнітних тіл. Аналіз кривої намагнічування. Антиферомагнетизм. Феримагнетизм. Ферити.

28. Контактні явища. Робота виходу. Контактна різниця потенціалів. Контакт двох металів. Контакт металу з напівпровідником. Вплив контактного поля на електричні рівні напівпровідника. Випрямляюча дія контакту нарівпровідника з металом.

29. Контакт двох напівпровідників. р-n – перехід, його випрямляюча дія. Кристалічні діоди.

30. Транзистори. Принцип роботи транзистора і його основні параметри. Точкові контактні транзистори.

31. Розчини. Хімічний потенціал. Закон Рауля.

32. Фаза, компонент. Розрахунок числа фаз, числа компонентів, числа ступенів вільності. Рівняння Гіббса.

33. Сплави металів та їх сполук. Інтерметалідні сполуки. Дальтоніди і бертоніди.

34. Сплави – тверді розчини. Упорядковані тверді розчини. Сплави – хімічні сполуки.

35. Діаграма стану сплавів :  з евтектикою, з обмеженою і необмеженою розчинністю в твердому стані, з хімічною сполукою, з перитектиком.

36. Аллотропічні перетворення і їх особливості. Механізм перетворення. Приклади аллотропічних перетворень в чистих металах. Аллотропія і властивості матеріалів.

37. Рекристалізація. Закономірності і природа рекристалізаційних процесів. Зміна властивостей металу під дією рекристалізаційних процесів.

38. Розпад пересичених твердих розчинів. Евтектоїдне перетворення.

39. Мартенситні перетворення. Природа мартенситних перетворень. Термопружний мартенсит і ефект пам’яті форми.

40. Фізичні основи термічної обробки металів і сплавів. Види термообробки. Зміна властивостей металів і сплавів у зв’язку з термообробкою.

41. Термічний аналіз. Кріогідрати. Правило важеля. Системи, що утворюють сполуки, які плавляться конгруентно та інконгруентно.

42.  Відхилення поведінки реального газу від законів ідеального. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Ізотерми Ван-дер-Ваальса, їх аналіз. Критичний стан речовини. Критичні параметри.

43. Внутрішня енергія реального газу. Ефект Джоуля – Томсона. Температура інверсії.

44. Теплоємність реальних газів.

45. Адіабатний процес в реальному газі. Рівняння адіабати.

46. Швидкість звуку в газах. Формула Лапласа. Швидкість звуку в газі Ван-дер-Ваальса. Швидкість звуку в газах і флуктуації густини та енергії.

47. Розріджені гази. Молекулярний потік газу в циліндричній трубі. Молекулярний потік суміші газів. Розділення газових сумішей.

48. Кінетичний етап еволюції нерівноважної системи. Рівняння Фокера-Планка.

49. Кінетичне рівняння Больцмана.

50. Наближення часу релаксації. Розв’язок рівняння Больцмана в наближені часу релаксації.

51. Лінеаризоване рівняння Больцмана для квазігазових систем.

52. Кінетична теорія дифузії легкої домішки в газі.

53. Кінетична теорія термодифузії в газах.

54. Кінетичне рівняння в плазмі без зіткнень.

55. Кінетичне рівняння в плазмі з врахуванням парних зіткнень.

56. Кінетичне рівняння Больцмана для квантових систем.

57. Роз’язок кінетичного рівняння Больцмана для носіїв струму напівпровідників.

 

Література

 

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

2.      Жданов Г.С., Хунджуа А.Г. Лкции по физике твердого тела: Принципы строения, реальная структура. Фазовые превращения.- М.: МГУ, 1988..

3.      Харрисон У. Теория твердого тела.-М.:Мир 1972.

4.      Дутчак Я.Й., Фреїк Д.М Чобанюк В.М. Фізика металів.- Київ.: НМК ВО, 1993..

5.      Шаскольская М.П. Кристаллография.- М.: Наука, 1982.

6.      Смит P. Полупроводники, .: Мир, 1982.

7.      Лахтін Ю.М.. Металловединие и тармическая обработка металлов. –М.: Mеталлургия, 1976.

8.      Гуляев А.П.. Металловединие.-М.: Оборонгиз, 1963.

9.      Новиков И.И.. Теория термической оброботки металлов. –М.: Металлургия, 1978.

10. Уманский Я.С., Ю.А.Скаков. Физика металлов. –М.: Атомиздат,1978.

11. Френкель Я.И.. Введение в теорию металлов. –М.: Наука,1972.

12. Румер Ю.Б.,. Рывкин М.Ш. Термодинамика, Статестическая физика и кинетика. –М.: Наука,1972.

13. Карлсон Т.А.. Фотоелектронная и оже- спектроскопия. –Л.:Машиностроение,1981.

14. Методы анализа поверхностей. (под. Ред. А.Зандерьева). –М.: Мир, 1979.

15. Киселев В.Д.. Поверхностные явления в полупроводниках и диелектриках. –М.: Наука, 1970.

16. Свирский М.С.. Электронная теория вещества.- М.: Просвещение, 1978.

17. Уэрт Ч., Томсон Р.. Физика твердого тела.- М.: Мир, 1969.

18. Шалимова К.В.. Физика полупроводников.- М.: Энергия, 1971.

19. Кресин В.З.. Сверхпроводимость и сверхтекучесть.- М.: Наука, 1978.

20. Мазуренко Д.М.. Електронна теорiя речовини.- К.: Вища школа, 1969.

21. Буккель В.. Сверхпроводимость.- М.: Мир, 1975.

22. Рувінський М.А., Галущак М.О., Фреїк Д. М.. Квантова фізика конденсованих середовищ.- К.: НМК ВО, 1992.- 247 с.

23. Квасников И.А.Термодинамака и статическая физика. Теория неравновесных систем. –М.: МГУ, 1987, 559 ст.

24. Левич В.Г. Курс теоретической физики  т.2.-М.: Наука,1971.

25. Кайзер Дж.Статистическая термодинамика неравновенсных процессов. –М. : Мир,1990.