Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Курс по выбору "современные представления о магнетизме"

Программа курса

(осенний семестр 2004/2005 уч. г.)

1. Магнетизм как одна из основ современной цивилизации. От древнего Китая (более 2000 лет назад) и Лукреция Кара (1-й век до н.э.) до наших дней и Высоких Технологий будущего.

2. Диапазон магнитных полей и магнитных энергий на Земле и в Космосе. Достижение Сверхбольших (Сверхсильных) и Сверхмалых (Сверхслабых) магнитных полей. Для чего это необходимо. Пионерские работы П.Л.Капицы в области достижения Сильных магнитных полей. Сверхслабые магнитные поля и квант магнитного потока.

3. О цели лекционного курса «Современные представления о магнетизме». Магнетизм как связывающий и объединяющий элемент программ 1-го, 2-го и 3-го курсов по Общей Физике (Механика; Термодинамика и Статистика; Электричество и Магнетизм; Физика Волн; Микроскопическая Квантовая Физика; Макроскопическая Квантовая Физика ). От атомного магнетизма до магнетизма макроскопического.

4. Классификация веществ по опытным данным. Диамагнетизм, Парамагнетизм, Ферромагнетизм. Магнетизм как общее свойство всех известных стабильно и квазистабильно существующих веществ, состоящих из протонов, нейтронов и электронов.

5. Физическая классификация магнитных свойств веществ.

5.1. Некооперативный (неколлективный) магнетизм слабовзаимодействующих магнитных частиц (Диамагнетизм, Парамагнетизм).

5.2. Магнетизм электронов проводимости в металлах, полупроводниках и сверхпроводниках (Парамагнетизм электронов проводимости - спиновый парамагнетизм Паули, Диамагнетизм электронов проводимости – диамагнетизм Ландау, Парамагнетизм и Диамагнетизм электронов проводимости в полупроводниках, Диамагнетизм сверхпроводников).

5.3. Магнетизм веществ с атомным магнитным порядком (Ферромагнетизм, Антиферромагнетизм, Ферримагнетизм, Магнетизм сложных магнитных структур – “геликоиды” магнитных моментов, “конусы” магнитных моментов, “ежи” и др.).

6. Чрезвычайно большой выбор магнитных материалов и их взаимодействий с магнитными и электрическими полями, создание с помощью магнитных материалов электрических и магнитных полей и т.п., очень большое разнообразие уникальных свойств – причина незаменимости магнетиков для энергетики, информатики, транспорта, связи и других сфер развития человеческой цивилизации. Все это может быть обеспечено Высокими Технологиями с применением Магнетизма

7. Диамагнетизм. Подход П.Ланжевена на базе классической физики. Теорема Лармора. Теорема Бора – Ван-Левен – доказательство невозможности существования в рамках классической физики орбитального магнитного момента в системе свободных электронов. Диамагнетизм атомов и молекул. Органические молекулы. Термодинамика диамагнетиков.

8. Парамагнетизм. Основа существования парамагнетизма – это частицы(атомные ядра, атомы, молекулы, ионы), обладающие орбитальными и/или спиновыми магнитными моментами. Типичное парамагнитное поведение веществ. Закон Кюри. Статистика и термодинамика парамагнетиков.

9. Парамагнетизм. Анизотропия парамагнетиков. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) – мощное средство исследования веществ. ЭПР в сантиметровом, миллиметровом и далеком инфракрасном диапазонах длин волн. ЭПР в сильных и сверхсильных магнитных полях. Магнитное адиабатическое охлаждение. Достижение очень низких температур. Связь системы ядерных спинов с кристаллической решеткой. Аномально большие времена релаксации ядерных спинов (спин – решеточная релаксация-время выравнивания температур ядерных спинов и кристаллической решетки-порядка нескольких часов).

10. Вещества с атомным магнитным порядком. Возможность прямого наблюдения атомного магнитного порядка и наличия магнитных решеток с помощью упругого рассеяния нейтронов (магнитная нейтронография). Условия упругого (без потери энергии) магнитного рассеяния. Эксперименты на атомных реакторах по магнитной нейтронографии.

11. Вещества с атомным магнитным порядком. Примеры типичных веществ (диэлектрики, проводники, полупроводники, сверхпроводники) и их поведения при изменении магнитного поля и/или температуры. Термодинамика веществ с атомным магнитным порядком.

12. Вещества с атомным магнитным порядком. Природа магнитного упорядочения – Кулоновское взаимодействие. Обменное взаимодействие Гейзенберга–Дирака - эффективный способ записи зависящей от механических моментов (спинов и/или орбитальных моментов) энергии магнетиков, автоматически учитывающий принцип Паули. Обменный гамильтониан, записанный через магнитные моменты. Роль гамильтониана Гейзенберга–Дирака в магнетизме и практическая невозможность учета парных и, тем более, многочастичных взаимодействий с его помощью в случае реальных кристаллов, когда спин больше 1/2. Обменные взаимодействия (прямой обмен, косвенный обмен, обменное взаимодействие через электроны проводимости) и обменные интегралы. Полезность применения простейшего гамильтониана Гейзенберга–Дирака для исследования модельных систем.

13. Вещества с атомным магнитным порядком. Фазовые переходы порядок – беспорядок (фазовые переходы 1-го и 2- го рода). Эффективное поле в случае гамильтониана Гейзенберга–Дирака и модельный фазовый переход в ферромагнитное состояние (фазовый переход 2-го рода). Статистика и термодинамика перехода. Переход порядок – беспорядок в антиферромагнетиках.

14. Вещества с атомным магнитным порядком. Теория фазовых переходов 2-го рода Ландау (Термодинамическая теория Ландау) и её применение к описанию веществ с атомным магнитным порядком. Модельные теории, статистический интеграл (статсумма) и Неравновесный Термодинамический Потенциал Ландау (НТПЛ). Параметр порядка. Концепция конкретной симметрии и Целого Рационального Базиса Инвариантов (ЦРБИ), Автоматический корректный учет всех многочастичных взаимодействий , а также анизотропии. Ферро- и антиферромагнетики. Магнитная восприимчивость и теплоемкость. Магнитоупорядоченные кристаллы и скачок теплоемкости при фазовом переходе 2-го рода. Эффективность термодинамического подхода Ландау для описания поведения реальных магнетиков (по сравнению с модельными описаниями).

 

 

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика