Программа
1. Введение
Цель курса. Классификация конденсированных сред по
структуре и по свойствам. Макро-, мезо- и нанообъекты.
Конденсированные среды разной размерности.
Поверхности и границы раздела. Кристаллические и
аморфные конденсированные среды. Методы
исследования конденсированных сред. Успехи и
нерешенные проблемы физики конденсированных сред.
2. Физика химической связи
§1. Ковалентная связь.
Метод молекулярных орбиталей. Молекула водорода.
Метод валентных связей, кулоновский и обменный
интеграл. Гибридизация орбиталей.
§2. Другие типы связей.
Межмолекулярные силы. Потенциал Леннард-Джонса.
Ковалентно-ионная связь. Ионная связь. Металлическая
связь.
3. Структура кристаллов
§3. Кристаллическая решетка.
Элементарная и примитивная ячейки. Базис. Решетки
Браве. Элементы симметрии. Точечная симметрия.
§4. Дифракция рентгеновского излучения.
Индексы Миллера. Обратная решетка. Условие Брэгга.
Вектор рассеяния. Уравнение Лауэ. Структурный и
атомный факторы. Зоны Бриллюэна. Ячейка Вигнера-
Зейтца.
§5. Дифракционные методы исследования структурны
конденсированных сред.
Дифракция фотонов, электронов и нейтронов. Примеры
дифракции в различных типах конденсированных сред;
монокристаллы, порошки, тонкие пленки. Источники
рентгеновского излучения.
4. Фононы
§6. Основные понятия и модели.
Одномерная цепь с одинаковыми атомами. Нормальные
моды. Волновой вектор. Одинаковые и различные атомы.
Понятие фонона. Импульс и квазиимпульс. Одномерная
цепь с атомами двух типов. Акустические и оптические и
фононы. Примеры фононов в 3-х мерных кристаллах.
Ангармонизм и время жизни фононов.
§7. Оптика фононов.
Резонансное взаимодействие, поляритоны, неупругое
рассеяние света.
5. Тепловые свойства
§8. Теплоемкость.
Экспериментальные данные. Закон Дюлонга и Пти.
Расчет теплоемкости. Плотность состояний в
одномерном и трехмерном случаях. Модель Дебая.
Температура Дебая. Модель Эйнштейна.
§9. Теплопроводность.
Модель идеального газа. Длина свободного пробега
фононов. Температурная зависимость теплопроводности
изоляторов. Процессы переброса.
6. Свободный электронный газ
§10. Модель свободного электронного газа.
Энергия Ферми. Распределение Ферми-Дирака.
Электронный вклад в тепловые свойства металлов.
§11. Электрическая проводимость.
Сопротивление металлов Закон Ома. Эффект Холла.
7. Электроны в периодическом потенциале
§12. Электрическая проводимость.
Сопротивление металлов Закон Ома. Эффект Холла.
§13. Металлы, изоляторы и полупроводники.
Теорема Блоха. Модель почти свободных электронов.
Энергические зоны. Эффективная масса. Модель сильно-
связанных электронов. Дырки.
8. Экситоны
§14. Модели экситонов.
Экситоны Ванье-Мотта и Френкеля. Радиус и энергия
связи экситонов.
§15. Оптические свойства экситонов.
Дипольный момент перехода в экситонное состояние.
Проявление экситонов в оптических спектрах.
