Тема 5. Усиление электромагнитного излучения
Условия усиления электромагнитного излучения квантовой системой. Закон Бугера. Инверсная населенность. Отрицательная температура. Уравнения баланса.
Раздел 2.Статистическая физика
Тема 6. Основные понятия статистической физики
Системы частиц. Фазовое пространство.
Статистические функции распределения для классических и квантовых подсистем. Средние значения макроскопических величин. Статистическая независимость и флуктуации.
Тема 7. Статистика Максвелла–Больцмана
Распределение Гиббса для классических систем. Распределение Максвелла и пределы его применимости. Энергия частицы в классической системе. Распределение Больцмана и пределы его применимости.
Тема 8. Квантовые распределения
Принцип неразличимости тождественных микрочастиц. Принцип запрета Паули. Фермионы и бозоны.
Статистика Ферми–Дирака. Уровень Ферми. Поверхность Ферми. Условие вырождения. Энергия и теплоемкость ферми-газа.
Статистика Бозе–Эйнштейна. Бозе-конденсация.
Квантование электромагнитного поля. Фотоны. Фотонный газ и его свойства.
Тема 9. Парамагнетики в магнитном поле
Парамагнитные ионы в магнитном поле. Функция Бриллюэна. Закон Кюри.
Заключение
Основные тенденции в развитии квантовой электроники. Использование изученного материала в последующих дисциплинах.
6
1.3. Примерные темы рефератов
Темы рефератов и докладов на их основе обсуждаются на установочном занятии, где преподаватель дает пояснения к содержанию докладов, методике работы над рефератами, рекомендует необходимую литературу.
Далее приводится примерный перечень тем рефератов и докладов на практических занятиях. Перечень может изменяться, более того студенты вправе предлагать интересные темы, основываясь на содержании программы дисциплины.
Примерный перечень тем рефератов:
1.Корпускулярно-волновой дуализм.
2.Уравнение Шредингера.
3.Потенциальный порог.
4.Потенциальный барьер. Туннельный эффект.
5.Потенциальная яма.
6.Квантовые числа для состояний электронов в атомах.
7.Квантовые числа для состояний атомов и молекул.
8.Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение.
9.Статистика систем частиц. Вырожденные и невырожденные системы
частиц.
10. Эффект Зеемана.
11. Электронный парамагнитный резонанс.
12. Эффект Штарка. Пространственная сортировка молекул с помощью эффекта Штарка.
13. Квантовые переходы и коэффициенты Эйнштейна.
14. Уширение спектральных линий.
15. Усиление излучения квантовой системой. Закон Бугера.
16. Электрооптические, магнитооптические и акустооптические модуляторы излучения.
Оформление реферата. Основными структурными элементами реферата являются:
–титульный лист;
–аннотация;
–содержание;
7
–введение;
–основная часть;
–заключение;
–список использованных источников;
–приложение.
Титульный лист содержит наименование университета, названия факультета и кафедры, тему реферата, название дисциплины, фамилию и инициалы студента, номер группы и год выполнения работы.
Ваннотации (8–10 строк) указываются цель и основное содержание реферата. Аннотация составляется на русском и английском языках.
Всодержании даются названия пунктов и подпунктов реферата. При этом их формулировки должны точно соответствовать содержанию работы, быть краткими и четкими.
Во введении автором должна быть обоснована актуальность и важность выбранной темы и кратко изложено содержание работы. Во введении следует сослаться на объем изученной при подготовке реферата литературы с соо т- ветствующими ссылками на первоисточники.
Основная часть работы посвящается полному, подробному и глубокому анализу проблемы, сформулированной в теме реферата и во введении. Анализ должен быть проведен на основе изучения как рекомендованной литературы, так и самостоятельно подобранной автором. Последнее существенно влияет на оценку работы. Очень важно показать умение объединить в логически связанное исследование многочисленные и разнородные литературные материалы, снабдив их при этом, возможно, собственными замечаниями.
Взаключении даются основные выводы по работе, подчеркивается важность изученной темы.
Список использованных источников содержит наименования всех работ,
изученных автором, и должен быть оформлен в соответствии с существующими стандартами. В него должны быть включены также ссылки на электронные источники информации, в частности на сайты Интернета.
Втексте реферата обязательно должны быть ссылки на все литературные источники из списка литературы.
Вприложение могут быть вынесены некоторые вспомогательные материалы, в частности таблицы.
8
Реферат печатается на бумаге формата А4, шрифтом размера 14 pt, через 1,5 интервала. Рекомендуемый объем 15–20 страниц.
Самостоятельная работа – важнейший фактор формирования студента как будущего специалиста. Именно она в значительной степени воспитывает в нем способность к творческому мышлению, развивает познавательную активность, готовит к будущей профессиональной деятельности, является средством формирования у него активности и самостоятельности как черт личности. Студент должен научиться постоянно совершенствовать в дальнейшем приобретенные знания и умения. Самостоятельная работа студентов является не просто важной формой образовательного процесса, а должна стать его основой.
Самостоятельная работа − не только выполнение домашних заданий. Она реализуется в процессе аудиторных занятий (на лекциях и практических занятиях), в подготовке к этим занятиям и аттестациям, в работе с учебной, научной и методической литературой, в контактах с преподавателями.
В новых стандартах высшего профессионального образования значительно увеличено количество часов, отводимых на самостоятельную работу студентов как в аудитории, так и вне ее.
При изучении дисциплины «Квантовая механика и статистическая физика» самостоятельной работе отводится особая роль. Это реализуется в индивидуальных домашних заданиях, выступлениях на семинарах с последующим обсуждением докладов, необходимости самостоятельно (или в контакте с преподавателем) разбираться в сложной учебной и научной литературе.
Далее приводятся рекомендации для самостоятельной работы.
2.1. Лекции
Лекции являются важным элементом вузовского обучения. В них в сжатой, последовательной и доступной форме излагаются основные положения теоретической части дисциплин. Лекции в значительной части создают фундамент для самостоятельной работы. Одновременно они сами являются предметом активной творческой работы студента, которая начинается с первых слов лектора.
Бессмысленно и невозможно механически записывать все, что говорит лектор. В стремлении записать дословно студент не успевает следить за
9
смыслом. Активный творческий процесс состоит в том, чтобы понять излагаемый материал и записать основные положения, задавая при необходимости вопросы или обращаясь с просьбой о дополнительной консультации. Пропуск или непонимание какого-либо раздела могут привести к непониманию всего последующего материала.
Иными словами, работа начинается с первых слов лектора и ведется непрерывно в течение всего семестра. Ее эффективность оценивается по результатам промежуточных и итоговых аттестаций.
Работу по усвоению лекционного материала следует продолжать и после окончания лекции, прорабатывая совместно конспект и соответствующие главы учебников. Тем самым создаются условия для эффективного усвоения пройденного и понимания последующих лекций.
Следует особо отметить, что у студентов заочной формы обучения объем лекционного материала ограничен. Лектор разъясняет лишь наиболее сложные теоретические положения, а также логические связи между различными разделами. Предполагается, что студенты подготовлены к восприятию лекционного материала, поскольку активно изучали содержание рекомендованной учебной и учебно-методической литературы в течение семестра.
2.2. Практические занятия
Как уже отмечалось, практические занятия проводятся в виде семинаров, на которых студенты делают доклады по материалам курса с их последующим обсуждением в аудитории. По материалам доклада представляется развернутый реферат.
Рекомендуется составить план и подготовить текст доклада. При этом следует иметь в виду, что чтение доклада «по бумажке» недопустимо.
Реферат – это не простой конспект нескольких литературных источников. Он предполагает самостоятельное изложение проблемы на базе содержащихся в литературе сведений.
Реферат является результатом индивидуальной учебно-исследователь- ской деятельности. Работу над ним следует начать с подбора и изучения основных источников по теме. Далее идут обработка и систематизация информации и составление плана реферата.
Обращается внимание на необходимость полного, подробного и глубокого анализа проблемы, сформулированной в теме реферата. Анализ должен быть проведен на основе изучения как рекомендованной литературы, так и
10