f b g b k l ? j k l < h ; j : a h < : g b y g : m d j h k ... · \ u k r _ ] h [ j z a h \ z...

$: F B G B K L ? J K L < H ; J : A H < : G B Y G : M D J H K ... · \ u k r _ ] h [ j Z a h \ Z g b y « M j Z e v k d b c n _ ^ _ j Z e v g u c m g b \ _ j k b l _ l b f _ g b$
1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

___________________ С.Т. Князев

«_____» _________________ 2017 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ

Методы теоретической ядерной физики

Перечень сведений о рабочей

программе модуля Учетные данные

Модуль

Методы теоретической ядерной

физики

Код модуля 1127078

Образовательная программа

Ядерные физика и технологии

Код ОП 14.03.02/01.01

Учебный план № 5359

Траектория образовательной

программы (ТОП)

ТОП 3 «Теоретическая ядерная физика и

математическое моделирование»

Направление подготовки

Ядерные физика и технологии Код направления и уровня подготовки 14.03.02 Уровень подготовки

бакалавриат

ФГОС ВО Реквизиты приказа Минобрнауки РФ об

утверждении ФГОС ВО: № 209 от 12.03.2015

Екатеринбург, 2017

2

Программа модуля составлена авторами:

№

п/п ФИО

Ученая

степень,

ученое звание

Должность Кафедра Подпись

1 Байтимиров

Д.Р.

канд. физ.-мат.

наук доцент

физики

высокоэнергетических

процессов

Руководитель модуля Д.Р. Байтимиров

Рекомендовано учебно-методическим советом Физико-технологического института

Председатель учебно-методического совета ФТИ В.В. Зверев

Протокол № __ от __________________

Согласовано:

Дирекция образовательных программ Р.Х. Токарева

Руководитель образовательной программы (ОП),

для которой реализуется модуль Д.Р. Байтимиров

3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОДУЛЯ Методы теоретической ядерной физики

1.1. Объем модуля, 18 з.е.

1.2. Аннотация содержания модуля

Модуль относится к вариативной части ОП по выбору студента учебного плана по

направлению 14.03.02 Ядерные физика и технологии. Содержание дисциплин, входящих в

состав модуля, позволяет студентам ознакомиться с основными понятиями и

фундаментальными положениями классической и нерелятивистской квантовой теории

рассеяния; изучить статистические закономерности макроскопических систем; понять

принципы осуществления ядерных реакций и искусственной радиоактивности; а также

ознакомиться с методами решения основных уравнений в частных производных для

разработки моделей физических систем и со способами реализации параллельной обработки

алгоритмов в вычислительных машинах.

2. СТРУКТУРА МОДУЛЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО

ДИСЦИПЛИНАМ

Наименования дисциплин с

указанием, к какой части

образовательной программы они

относятся: базовой (Б),

вариативной – по выбору вуза

(ВВ), вариативной - по выбору

студента (ВС).

С

ем

ес

тр

из

уч

ен

ия

Объем времени, отведенный на освоение дисциплин модуля

Аудиторные занятия, час. Самосто

ятельная

работа,

включая

все виды

текущей

аттестац

ии, час.

Промежуточная

аттестация

(зачет, экзамен),

час.

Всего по

дисциплин

е

Лекц

ии

Пра

кти

чес

кие

зан

яти

я

Лаб

ора

тор

ные

раб

оты

Всего Час. Зач.

ед.

1. (ВС) Вычисления в

теоретической физике 7 34 17 17 68 58 Экзамен, 18 144 4

2.

(ВС) Дополнительные

главы теоретической

физики

5 34 34 0 68 58 Экзамен, 18 144 4

3. (ВС) Основы ядерной

физики 5 51 17 0 68 58 Экзамен, 18 144 4

4. (ВС) Статистическая

физика 7 34 34 0 68 36 Зачет, 4 108 3

5. (ВС) Теория рассеяния 6 34 34 0 68 36 Зачет, 4 108 3

4

Всего на освоение модуля 187 136 17 340 246 62 648 18

3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИН В МОДУЛЕ

3.1. Пререквизиты и постреквизиты в

модуле

Дополнительные главы теоретической физики

Основы ядерной физики

Теория рассеяния

Вычисления в теоретической физике

Статистическая физика

3.2. Кореквизиты

Дополнительные главы теоретической физики

Основы ядерной физики

Вычисления в теоретической физике

Статистическая физика

4. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ МОДУЛЯ

4.1. Планируемые результаты освоения модуля и составляющие их компетенции

Коды ОП, для

которых

реализуется

модуль

Планируемые в ОХОП

результаты обучения -

РО, которые

формируются при

освоении модуля

Компетенции в

соответствии с ФГОС ВО,

а также дополнительные из ОХОП, формируемые

при освоении модуля

14.03.02/01.01 РО-В2 Знать и

применять на практике

свойства лазерного

излучения и основные

области применения

лазеров.

ПК-3 – готовность к проведению физических

экспериментов по заданной методике,

составлению описания проводимых

исследований и анализу результатов;

ПК-18 – готовность разрабатывать способы

применения ядерно-энергетических,

плазменных, лазерных, СВЧ и мощных

импульсных установок, электронных,

нейтронных и протонных пучков, методов

экспериментальной физики в решении

технических, технологических и медицинских

проблем;

4.2.Распределение формирования компетенций по дисциплинам модуля

Дисциплины модуля ПК-3 ПК-18

1 (ВС) Вычисления в теоретической физике * *

2 (ВС) Дополнительные главы теоретической физики * *

3 (ВС) Основы ядерной физики *

4 (ВС) Статистическая физика *

5 (ВС) Теория рассеяния *

5

5. ПРОМЕЖУТОЧНАЯ АТТЕСТАЦИЯ ПО МОДУЛЮ

5.1. Весовой коэффициент значимости промежуточной аттестации по модулю: 1,0

(утвержден учебно-методическим советом Физико-технологического института, протокол № 3

от 11.11.2016 г.)

5.2. Форма промежуточной аттестации по модулю:

не предусмотрено

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по

модулю (Приложение 1)

6

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

к рабочей программе модуля

5.3. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ

АТТЕСТАЦИИ ПО МОДУЛЮ

5.3.1. ОБЩИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ


Система критериев оценивания результатов обучения в рамках модуля опирается на три уровня

освоения: пороговый, повышенный, высокий.

Компоненты

компетенций

Признаки уровня освоения компонентов компетенций

пороговый повышенный высокий

Знания Студент демонстрирует

знание-знакомство, знание-

копию: узнает объекты, явления и понятия, находит

в них различия, проявляет

знание источников получения информации,

может осуществлять

самостоятельно

репродуктивные действия над знаниями путем

самостоятельного

воспроизведения и применения информации.

Студент демонстрирует

аналитические знания:

уверенно воспроизводит и понимает полученные

знания, относит их к той или

иной классификационной группе, самостоятельно

систематизирует их,

устанавливает взаимосвязи

между ними, продуктивно применяет в знакомых

ситуациях.

Студент может


извлекать новые знания из окружающего мира,

творчески их

использовать для принятия решений в

новых и нестандартных

ситуациях.

Умения Студент умеет корректно

выполнять предписанные

действия по инструкции, алгоритму в известной

ситуации, самостоятельно

выполняет действия по решению типовых задач,

требующих выбора из числа

известных методов, в предсказуемо

изменяющейся ситуации

Студент умеет

самостоятельно выполнять

действия (приемы, операции) по решению нестандартных

задач, требующих выбора на

основе комбинации известных методов, в

непредсказуемо




выполнять действия, связанные с решением

исследовательских

задач, демонстрирует творческое

использование умений

(технологий)

Личностные

качества

Студент имеет низкую

мотивацию учебной деятельности, проявляет

безразличное,

безответственное отношение к учебе,

порученному делу

Студент имеет выраженную

мотивацию учебной деятельности,

демонстрирует позитивное

отношение к обучению и будущей трудовой

деятельности, проявляет

активность.

Студент имеет

развитую мотивацию учебной и трудовой


настойчивость и увлеченность,

трудолюбие,

самостоятельность,

творческий подход.

5.3.2. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ


5.3.2.1. Перечень примерных вопросов для интегрированного экзамена по

модулю.


5.3.2.2. Перечень примерных тем итоговых проектов по модулю.


7

6. ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ МОДУЛЯ

Номер листа

изменений

Номер

протокола

заседания

проектной

группы модуля

Дата

заседания

проектной

группы модуля

Всего листов в

документе

Подпись

руководителя

проектной группы

модуля

1



высшего образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России

Б.Н.Ельцина»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Вычисления в теоретической физике

Перечень сведений о рабочей программе дисциплины Учетные данные

Модуль


Код модуля

1127078

Образовательная программа Ядерные физика и технологии

Код ОП 14.03.02/01.01


Направление подготовки Ядерные физика и технологии

Код направления и уровня

подготовки 14.03.02

Уровень подготовки Бакалавриат

ФГОС ВО Реквизиты приказа Минобрнауки

РФ об утверждении ФГОС ВО:

Приказ № 209 от 12.03.2015


2

Рабочая программа дисциплины составлена авторами:

№

п/п ФИО

Ученая степень,

ученое звание Должность

Кафедра

Подпись

1 Мазуренко

В.Г. д.ф.-м.н. доцент

теоретической физики и

прикладной математики




Протокол № __ от _______________



3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ Вычисления в теоретической физике

1.1. Аннотация содержания дисциплины

Дисциплина «Вычисления в теоретической физике» входит в вариативную часть по

выбору студента учебного плана по направлению 14.03.02 Ядерные физика и технологии.

Целью дисциплины является изучение математических моделей и методов параллельного

программирования на многопроцессорных вычислительных системах. В рамках курса

предполагается практическое освоение следующих разделов параллельного

программирования: архитектурные принципы реализации параллельной обработки в

вычислительных машинах; методы и языковые механизмы конструирования параллельных

программ; параллельные вычислительные методы.

1.2. Язык реализации программы - русский

1.3. Планируемые результаты обучения по дисциплине

Результатом обучения в рамках дисциплины является формирование у студента

следующих компетенций:

- профессиональные компетенции:

в научно-исследовательской деятельности

ПК-3 – готовность к проведению физических экспериментов по заданной методике,

составлению описания проводимых исследований и анализу результатов;

в производственно-технологической деятельности

ПК-18 – готовность разрабатывать способы применения ядерно-энергетических, плазменных,

лазерных, СВЧ и мощных импульсных установок, электронных, нейтронных и протонных

пучков, методов экспериментальной физики в решении технических, технологических и

медицинских проблем;

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

- основные численные методы решения задач современной физики.

Уметь:

- применять численные методы расчета;

- применять методы решения уравнений в частных производных, включая общую схему

разделения переменных и метод конечных разностей.

Владеть (демонстрировать навыки и опыт деятельности):

основными методами работы на ПК, в том числе методами работы с прикладными

программными продуктами.

1.4. Объем дисциплины

№

п/

п

Виды учебной работы Объем дисциплины Распределение объема

дисциплины по семестрам

(час.)

Всего

часов

В т.ч.

контактн

ая работа

(час.)*

7 семестр

1. Аудиторные занятия 68 68 68

2. Лекции 34 34 34

3. Практические занятия 17 17 17

4

4. Лабораторные работы 17 17 17

5. Самостоятельная работа студентов,

включая все виды текущей

аттестации

58 10,20 58

6. Промежуточная аттестация 58 2,33 Экзамен, 18

7. Общий объем по учебному плану, час. 144 80,53 144

8. Общий объем по учебному плану, з.е. 4 4

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Код

раздела,

темы

Раздел, тема дисциплины*

Содержание

Р1 Базовые численные методы

Интерполяция и аппроксимация. Дифференцирование и интегрирование. Нули и экстремумы функции одного переменного.

Р2 Численные методы

для матриц

Матрицы в физике. Основные матричные операции. Системы

линейных уравнений. Нули и экстремумы функции многих

переменных. Проблема собственных значений. Метод Леверье-Фаддеева. Электронная структура атомов. Алгоритм Ланцоша и

многочастичная проблема. Случайные матрицы.

Р3 Спектральный

анализ Преобразование Фурье и ортогональные функции. Дискретное

преобразование Фурье. Быстрое преобразование Фурье.

Р4 Моделирование

непрерывных

систем

Метод конечных разностей. Метод сеток. Уравнения Пуассона и

Лапласа. Метод релаксации. Метод верхней релаксации Гаусса-

Сайдела. Мультисеточные методы. Решение дифференциальных уравнений в частных производных методом линий. Уравнение

диффузии. Стабильность расчетной схемы. Нелинейные уравнения в

частных производных. Уравнения Максвелла. Метод конечных

элементов. Вариационный метод Ритца. Метод конечных элементов для нелинейных уравнений. Гидродинамика и уравнение Навье-

Стокса. Солитоны и уравнение Кортевега-де Фриса.

Р5 Методы Монте-

Карло

Алгоритм Метрополиса. Неравномерное распределение вероятностей. Выборка по значимости. Методы случайного

блуждания. Приложения в статической физике. Блочные алгоритмы.

Моделирование вариационным методом Монте-Карло. Квантовые

решеточные модели.

Р6 Численная

ренормализация

Концепция масштабирования. Критические явления. Критические

показатели степени. Метод Монте-Карло для ренорм-группы. Метод

разложения в ряд. Модель Изинга. Перенормировка матрицы плотности.

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

3.1. Распределение аудиторной нагрузки и мероприятий самостоятельной работы по

разделам дисциплины

5

Объем модуля (зач.ед.): 18 Объем дисциплины (зач.ед.): 4

Раздел дисциплины Аудиторные занятия (час.)

Самостоятельная работа: виды, количество и объемы мероприятий

Код

разд

ел

а,

тем

ы

Наименование раздела, темы В

сего

по

ра

зд

ел

у,

тем

е (

ча

с.)

Всего

ауд

ито

рн

ой

раб

оты

(ч

ас.)

Лекц

ии

Пра

кти

чески

е з

аня

тия

Лаб

оратор

ны

е р

аб

оты

Всего

с

ам

осто

ятел

ьн

ой

ра

бо

ты

сту

ден

то

в (

час.)

Подготовка к аудиторным занятиям (час.)

Выполнение самостоятельных внеаудиторных работ (колич.)

Подготовка к контрольным мероприятия

м текущей аттестации

(колич.)

Подготовка к промежуточн

ой аттестации по

дисциплине (час.)

Подготовка в

рамках дисципл

ины к промежуточной

аттестации по

модулю (час.)

Всего

(ч

ас.)

Лекц

ия

Пра

кт.,

сем

ина

р.

заня

тие

Лаб

оратор

но

е

заня

тие

Н/и

сем

ин

ар

, сем

ин

ар-к

онф

ер

.,

кол

локв

иум

(м

аги

стра

тура)

Всего

(ч

ас.)

Дом

аш

няя р

аб

ота*

Гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Реф

ер

ат,

эссе, тв

орч.

раб

ота

*

Про

ект

ная

раб

ота

*

Расче

тная р

аб

ота

, разра

ботка

прогр

ам

много

про

дукт

а*

Расче

тно-

гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Дом

аш

няя р

аб

ота н

а

ин

остр

. язы

ке*

Пер

евод

инояз.

литер

ату

ры

*

Курсовая р

аб

ота*

Курсово

й п

ро

ект

*

Всего

(ч

ас.)

Кон

трол

ьная

раб

ота

*

Кол

ло

квиум

*

Зачет

Экз

ам

ен

Инте

гри

рован

ны

й э

кзам

ен п

о м

од

ул

ю

Про

ект

по

м

од

ул

ю

Р1

Базовые численные методы

11 6 2 2 2 5 5 1 2 2

Р2

Численные методы для

матриц 16 10 6 2 2 6 6 2 2 2

Р3

Спектральный анализ 24 14 8 3 3 10 10 4 3 3

Р4

Моделирование

непрерывных систем 35 16 10 3 3 19 13 7 3 3 6 1

Р5

Методы Монте-Карло 18 10 4 3 3 8 8 2 3 3

Р6

Численная

ренормализация 22 12 4 4 4 10 10 2 4 4

Всего (час), без учета промежуточной аттестации: 126 68 34 17 17 58 52 18 17 17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 6 0

Всего по дисциплине (час.): 144 68 76 В т.ч. промежуточная аттестация 0 18 0 0

6

4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ, САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

4.1. Лабораторные работы

Ко

д

ра

здел

а,

тем

ы

Номер

занятия Тема занятия

Время на проведение

занятия

(час.)

1 1 Аппроксимация набора данных метод наименьших

квадратов. 2

2 2 Численные методы обращения и диагонализации матриц. 2

3 3-4 Нелинейные уравнения в частных производных. Уравнения

Максвелла. Метод конечных элементов. 3

4 4-5 Изучение электронных свойств металлических кластеров

при помощи случайных матриц. 3

5 6-7 Алгоритм Метрополиса. 3

6 7-9 Реализация быстрого преобразования Фурье. 4

Всего: 17

4.2. Практические занятия

Код

разд

ела,

тем

ы

Номер



занятия

(час.)

1 1 Интерполяция и аппроксимация. 2

2 2 Метод Галеркина 2

3 3-4 Метод конечных элементов для решения нелинейных

уравнений. 3

4 4-5 Исследование структуры классических жидкостей при

помощи метода Метрополиса 3

5 6-7 Порог перколяции 3

6 7-9 Численная оценка критических показателей в двумерном

случае 4

Всего: 17

4.3.Примерная тематика самостоятельной работы

4.3.1. Примерный перечень тем домашних работ не предусмотрено

4.3.2. Примерный перечень тем графических работ не предусмотрено

4.3.3. Примерный перечень тем рефератов (эссе, творческих работ) не предусмотрено

4.3.4 Примерная тематика индивидуальных или групповых проектов


4.3.5. Примерный перечень тем расчетных работ (программных продуктов) не предусмотрено

4.3.6. Примерный перечень тем расчетно-графических работ не предусмотрено

7

4.3.7. Примерный перечень тем курсовых проектов (курсовых работ)


4.3.8. Примерная тематика контрольных работ

1. Мультисеточные методы для решения уравнений Лапласа и Пуассона

2. Стабильность расчетной схемы.

3. Нелинейные уравнения в частных производных.

4. Метод конечных элементов.

5. Метод конечных элементов для нелинейных уравнений.

4.3.9. Примерная тематика коллоквиумов не предусмотрено

5. СООТНОШЕНИЕ РАЗДЕЛОВ, ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И

ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ

Код раздела, темы

дисциплины

Активные методы обучения Дистанционные

образовательные технологии и

электронное обучение

Проек

тная

раб

ота

Кей

с-ан

али

з

Дел

овы

е и

гры

Проблем

ное

обучен

ие

Ком

андн

ая р

абота

Мод

ели

рован

ие

Сет

евы

е учеб

ны

е курсы

Ви

рту

альн

ые

прак

тикум

ы

и т

рен

ажер

ы

Веб

ин

ары

и

ви

део

кон

фер

енц

ии

Аси

нхрон

ны

е w

eb-

кон

фер

енц

ии

и с

еми

нар

ы

Совм

естн

ая р

абота

и

раз

раб

отк

а кон

тен

та

Други

е (у

каз

ать,

как

ие)

Р1-6 * *

6. ПРОЦЕДУРЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ

(Приложение 1)

7. ПРОЦЕДУРЫ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ В РАМКАХ

НЕЗАВИСИМОГО ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ (Приложение 2)

8. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ И

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (Приложение 3)

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

9.1.Рекомендуемая литература

9.1.1.Основная литература

1. Физика: Элементы физики атома. Элементы физики твердого тела. Элементы физики

атомного ядра; Физика элементарных частиц: Конспект лекций для студентов,

обучающихся по дистанционной технологии. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2004. / .—

Печ.изд. —2004.— Конспект лекций.— в корпоративной сети УрФУ .—

<URL:http://study.urfu.ru/view/Aid_view.aspx?AidId=1113>.

2. https://docs.microsoft.com/ru-ru/cpp/ Электронный ресурс, документация по Visual C++

3. Подколзин, А.С. Компьютерное моделирование логических процессов. Архитектура

и языки решателя задач / А.С. Подколзин.— Москва: Физматлит, 2008 .— 1020 с.

http://study.urfu.ru/view/Aid_view.aspx?AidId=1113

https://docs.microsoft.com/ru-ru/cpp/

8

ISBN 978-5-9221-1045-7 — <URL:http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=68419>.

9.1.2.Дополнительная литература

1. Сивухин, Д.В. Общий курс физики / Д.В. Сивухин .— 4-е изд., стереот. — Москва:

Физматлит, 2005 .— 560 с. — ISBN 5-9221-0225-7 .—

<URL:http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=82978>.

2. Пименов, В.Г. Компьютерное моделирование / Пименов В.Г. — УМК .— 2007 .— .— в

корпоративной сети УрФУ <URL:http://study.urfu.ru/view/Aid_view.aspx?AidId=949>.

3. Алексеев, Д.В. Компьютерное моделирование физических задач в Microsoft Visual Basic

/ Д.В. Алексеев.— Москва: СОЛОН-ПРЕСС, 2009 .— 518 с. —ISBN 5-98003-092-1 .—


9.2.Методические разработки

Мазуренко, Владимир Владимирович. Моделирование физических свойств

наноматериалов на базе параллельных алгоритмов : учебное пособие / В. В. Мазуренко, А. Н.

Руденко, В. Г. Мазуренко ; науч. ред. А. В. Чукин ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ им. первого

Президента России Б. Н. Ельцина .— Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2009 .— 86 с. ; 21 см .—

Библиогр.: с. 85 (4 назв.). — ISBN 978-5-321-01653-4.

Мазуренко, Владимир Владимирович. Моделирование физических свойств

наноматериалов на базе параллельных алгоритмов : учебное пособие / В. В. Мазуренко, А. Н.

Руденко, В. Г. Мазуренко ; науч. ред. А. В. Чукин ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ им. первого

Президента России Б. Н. Ельцина .— Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2009 .— 86 с. ; 21 см .—

Библиогр.: с. 85 (4 назв.). — ISBN 978-5-321-01653-4.

9.3.Программное обеспечение

Программная среда C++.

9.4. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

http://window.edu.ru/library Электронная библиотека Федерального портала по российскому

образованию.

http://www.fcpro.ru/ Федеральная целевая программа развития образования на 2006–2010

годы.

http://www.bibliorossica.com. Тестовый доступ к ресурсам библиотеки «БиблиоРоссика» от

американского издательства Academic Studies Press (Бостон, США).

http://lib2.urfu.ru/rus/news/ Зональная научная библиотека УрФУ им. первого Президента

России Б.Н. Ельцина.

http://www.informika.ru/projects/infotech/window/ Федеральный портал «Единое окно доступа

к образовательным ресурсам»

http://www.valley.ru/-nicr/listrum.htm Список библиотек, доступных в Интернет и входящих в

проект «Либнет». http://elementy.ru/law/vuz.htm Научно-популярный проект «Элементы»

http://atomicexpert.com Журнал «Атомный эксперт», электронный ресурс

9.5.Электронные образовательные ресурсы

не используются

10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Сведения об оснащенности дисциплины специализированным и лабораторным

оборудованием

Лекционные, практические и лабораторные занятия проводятся в аудитории, оснащенной

проектором с использованием мобильного компьютера (ноутбука). На кафедре имеется

http://window.edu.ru/library

http://www.fcpro.ru/

http://www.bibliorossica.com/

http://lib2.urfu.ru/rus/news/

http://www.informika.ru/projects/infotech/window/

http://elementy.ru/law/vuz.htm

9

аудитория Ф-144, являющаяся одновременно:

- компьютерным классом, оснащенным персональными компьютерами и требуемым

программным обеспечением;

- лекционной аудиторией, пригодной для проведения лекционных занятий и оснащенной

лазерным проектором фирмы Aser.

10


к рабочей программе дисциплины

6. ПРОЦЕДУРЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ В

РАМКАХ ТЕКУЩЕЙ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

6.1. Весовой коэффициент значимости дисциплины – 1,0

6.2.Процедуры текущей и промежуточной аттестации по дисциплине

1.Лекции: коэффициент значимости совокупных результатов лекционных занятий – 0,3

Текущая аттестация на лекционных занятиях Сроки – семестр,

учебная неделя

Максимальная

оценка в баллах

Посещаемость 7, 1-17 уч. нед. 40

Контрольная работа 7, 8-10 уч.нед. 60

Весовой коэффициент значимости результатов текущей аттестации по лекционным

занятиям– 0,4

Промежуточная аттестация по лекционным занятиям – экзамен

Весовой коэффициент значимости результатов промежуточной аттестации по

лекционным занятиям– 0,6

2. Практические/семинарские занятия: коэффициент значимости совокупных

результатов практических/семинарских занятий – 0,3

Текущая аттестация на

практических/семинарских занятиях

Сроки – семестр,




Работа на занятии 7, 1-9 уч.нед. 100

Весовой коэффициент значимости результатов текущей аттестации по

практическим/семинарским занятиям– 1,0

Промежуточная аттестация по практическим/семинарским занятиям – не предусмотрено

3. Лабораторные занятия: коэффициент значимости совокупных результатов

лабораторных занятий – 0,4

Текущая аттестация на лабораторных занятиях Сроки – семестр,





Весовой коэффициент значимости результатов текущей аттестации по лабораторным


Промежуточная аттестация по лабораторным занятиям – не предусмотрено

6.3. Процедуры текущей и промежуточной аттестации курсовой работы/проекта

не предусмотрены

6.4. Коэффициент значимости семестровых результатов освоения дисциплины

Порядковый номер семестра по учебному

плану, в котором осваивается дисциплина

Коэффициент значимости результатов

освоения дисциплины в семестре

Семестр 1,0

11




НЕЗАВИСИМОГО ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ

Дисциплина и ее аналоги, по которым возможно тестирование, отсутствуют на

сайте ФЭПО http://fepo.i-exam.ru.


сайте Интернет-тренажеры http://training.i-exam.ru.


портале СМУДС УрФУ.

В связи с отсутствием Дисциплины и ее аналогов, по которым возможно

тестирование, на сайтах ФЭПО, Интернет-тренажеры и портале СМУДС УрФУ,

тестирование в рамках НТК не проводится.

http://fepo.i-exam.ru/

http://training.i-exam.ru/

12




ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

8.1. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫХ

МЕРОПРИЯТИЙ ТЕКУЩЕЙ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО

ДИСЦИПЛИНЕ В РАМКАХ БРС

В рамках БРС применяются утвержденные на кафедре критерии оценивания

достижений студентов по каждому контрольно-оценочному мероприятию. Система

критериев оценивания, как и при проведении промежуточной аттестации по модулю,

опирается на три уровня освоения компонентов компетенций: пороговый, повышенный,

высокий.






знание-знакомство,

знание-копию: узнает

объекты, явления и

понятия, находит в них

различия, проявляет

знание источников

получения информации,



репродуктивные действия

над знаниями путем


воспроизведения и

применения информации.



уверенно воспроизводит

и понимает полученные

знания, относит их к той

или иной

классификационной

группе, самостоятельно


устанавливает

взаимосвязи между

ними, продуктивно

применяет в знакомых

ситуациях.



извлекать новые знания

из окружающего мира,


использовать для

принятия решений в


ситуациях.



действия по инструкции,

алгоритму в известной


выполняет действия по

решению типовых задач,

требующих выбора из

числа известных методов,

в предсказуемо




выполнять действия

(приемы, операции) по

решению нестандартных

задач, требующих

выбора на основе

комбинации известных

методов, в





выполнять действия,

связанные с решением


задач, демонстрирует

творческое




качества


мотивацию учебной



безответственное

отношение к учебе,



выраженную мотивацию

учебной деятельности,

демонстрирует

позитивное отношение к

обучению и будущей

трудовой деятельности,

проявляет активность.


развитую мотивацию

учебной и трудовой

деятельности,

проявляет

настойчивость и

увлеченность,




13

8.2. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ

АТТЕСТАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕЗАВИСИМОГО ТЕСТОВОГО

КОНТРОЛЯ

При проведении независимого тестового контроля как формы промежуточной

аттестации применяется методика оценивания результатов, предлагаемая разработчиками

тестов. Процентные показатели результатов независимого тестового контроля переводятся в

баллы промежуточной аттестации по 100-балльной шкале в БРС:

в случае балльной оценки по тесту (блокам, частям теста) переводится процент набранных баллов от общего числа возможных баллов по тесту;

при отсутствии балльной оценки по тесту переводится процент верно выполненных заданий теста, от общего числа заданий.

8.3. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ

И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

8.3.1. Примерные задания для проведения мини-контрольных в рамках учебных

занятий


8.3.2. Примерные контрольные задачи в рамках учебных занятий


8.3.3. Примерные контрольные кейсы


8.3.4. Перечень примерных вопросов для зачета


8.3.5. Перечень примерных вопросов для экзамена 1. Вариационный метод Ритца.

2. Нули и экстремумы функции многих переменных. 3. Алгоритм Ланцоша и многочастичная проблема.

4. Метод конечных элементов.

5. Метод конечных элементов для нелинейных уравнений. 6. Быстрое преобразование Фурье.

7. Алгоритм Метрополиса. Приложения в статической физике.

8. Моделирование вариационным методом Монте Карло. 9. Критические явления. Модель Изинга.

10. Численное нахождение корней уравнения и минимизация. Метод Ньютона. Метод сопряженного

градиента.

11. Дискретное преобразование Фурье. 12. Алгоритм Метрополиса. Неравномерное распределение вероятностей. Выборка по значимости.

13. Концепция масштабирования. Критические явления. Критические показатели степени.

14. Метод Монте-Карло для ренорм-группы. 15. Гидродинамика и уравнение Навье-Стокса. Солитоны и уравнение Кортевега-де Фриса.

16. Численные методы обращения и диагонализации матриц.

17. Численное решение квантовых решеточныех моделей. 18. Случайные матрицы.

19. Численное решение уравнений Максвелла.

20. Решение дифференциальных уравнений в частных производных методом линий.

8.3.6. Ресурсы АПИМ УрФУ, СКУД УрФУ для проведения тестового контроля в

рамках текущей и промежуточной аттестации


8.3.7. Ресурсы ФЭПО для проведения независимого тестового контроля


8.3.8. Интернет-тренажеры


1






РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Дополнительные главы теоретической физики


Модуль


Код модуля

1127078


Код ОП 14.03.02/01.01








Приказ № 209 от 12.03.2015


2


№

п/п ФИО



Кафедра

Подпись

1 Зверев

В.В.

д.ф.-м.н.,

доцент профессор






Протокол № __ от _______________



3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ Дополнительные главы теоретической физики

1.1.Аннотация содержания дисциплины

Дисциплина «Дополнительные главы теоретической физики» входит в вариативную

часть по выбору студента учебного плана по направлению 14.03.02 Ядерные физика. В

данной дисциплине излагаются основные сведения о специальных функциях,

использующихся для решения дифференциальных уравнений в частных производных,

способы построения степенных рядов, представляющих эти функции. Описаны методы

решения основных уравнений в частных производных (уравнение теплопроводности,

волновое уравнение, уравнение для скалярного потенциала в электростатике) методом

Фурье в декартовой, цилиндрической и сферической системах координат.















Знать:

основные свойства рядов, представляющих специальные функции математической физики,

способы получения этих рядов, способы решения дифференциальных уравнений в частных

производных, основанные на применении элементарных и специальных функций.

Уметь:

применять метод решения дифференциальных уравнений в частных производных к

различным типам таких уравнений.


навыки решения реальных физических задач с помощью изученных методов, включая опыт

нахождения решений в случае задания тех или иных начальных и граничных условий.

4


№

п/

п

Виды учебной работы Объем дисциплины Распределение объема


(час.)

Всего

часов

В т.ч.

контактн

ая работа

(час.)*

5 семестр


2. Лекции 34 34 34

3. Практические занятия 34 34 34 4. Лабораторные работы 0 0 0




58 10,20 58




2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Код раздела,

темы



Р1

Лагранжева и

гамильтонова

механика. Законы

сохранения.

Построение уравнений механики их принципа наименьшего

действия. Уравнения Лагранжа и Гамильтона. Законы сохранения энергии, импульса, момента импульса. Теорема

Нетер. Скобки Пуассона. Канонические преобразования.

Теорема Лиувилля о сохранении фазового объема. Переменные действие - угол.

Р2 Линейные колебания. Гармонические колебания. Фазовая плоскость. Затухающие

свободные и вынужденные колебания. Колебания в системе из

N материальных точек.

Р3 Нелинейные

колебания.

Математический маятник. Малоамплитудные колебания:

метод многих масштабов, метод усреднения, подход Ван-дер-

Поля, метод Крылова и Боголюбова. Ангармонический

резонанс. Автоколебания и предельные циклы. Параметрический резонанс.

Р4 Интегрируемые

системы.

Углы Эйлера. Кинематические и динамические уравнения

Эйлера. Интегрирование уравнений движения твердого тела. Современные алгоритмы анализа интегрируемых систем.

Р5

Устойчивость

движения и

структурная

устойчивость.

Устойчивость неподвижных точек и траекторий. Отображение

последования. Теорема об объеме фазовой капли. Теорема

Пуанкаре-Бендиксона. Показатели Ляпунова. Топологические перестройки фазового портрета. Грубые системы. Катастрофа

сборки.

Р6

Хаос в

консервативных и

диссипативных

системах.

Гомоклиническая структура. Возмущенное движение в

консервативной системе. Нелинейный резонанс. Отображение

Заславского-Чирикова. Динамика модели Лоренца. Странный

аттрактор. Фракталы.

5




6




Код

разд

ел

а,

тем

ы


сего

по

ра

зд

ел

у, тем

е (

ча

с.)

Всего

ауд

ито

рн

ой

раб

оты

(ч

ас.)

Лекц

ии

Пра

кти

чески

е з

аня

тия

Лаб

оратор

ны

е р

аб

оты

Всего

с

ам

осто

ятел

ьн

ой

ра

бо

ты

сту

ден

то

в (

час.)





(колич.)









Всего

(ч

ас.)

Лекц

ия

Пра

кт.,

сем

ина

р.

заня

тие

Лаб

оратор

но

е

заня

тие

Н/и

сем

ин

ар

, сем

ин

ар-к

онф

ер

.,

кол

локв

иум

(м

аги

стра

тура)

Всего

(ч

ас.)

Дом

аш

няя р

аб

ота*

Гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Реф

ер

ат,

эссе, тв

орч.

раб

ота

*

Про

ект

ная

раб

ота

*

Расче

тная р

аб

ота

, разра

ботка

прогр

ам

много

про

дукт

а*

Расче

тно-

гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Дом

аш

няя р

аб

ота н

а

ин

остр

. язы

ке*

Пер

евод

инояз.

литер

ату

ры

*

Курсовая р

аб

ота*

Курсово

й п

ро

ект

*

Всего

(ч

ас.)

Кон

трол

ьная

раб

ота

*

Кол

ло

квиум

*

Зачет

Экз

ам

ен

Инте

гри

рован

ны

й э

кзам

ен п

о м

од

ул

ю

Про

ект

по

м

од

ул

ю

Р1

Лагранжева и

гамильтонова механика. Законы сохранения.

7 4 2 2 3 3 1 2

Р2

Линейные колебания. 13 8 4 4 5 5 1 4

Р3

Нелинейные колебания. 16 8 4 4 8 6 2 4 2 1

Р4

Интегрируемые

системы. 34 16 8 8 18 12 4 8 6 1

Р5

Устойчивость движения

и структурная

устойчивость.

26 16 8 8 10 10 2 8

Р6

Хаос в консервативных и диссипативных

системах. 30 16 8 8 14 12 4 8 2 1

Всего (час), без учета

промежуточной аттестации: 126 68 34 34 0 58 48 14 34 0 0 6 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 4 0


7

4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ, САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ

РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ




Ко

д

ра

здел

а,

тем

ы

Номер



занятия

(час.)

Р 1 1 Лагранжева и гамильтонова механика. Законы

сохранения. 2

Р 2 2 Линейные колебания. 4

Р 3 3 Нелинейные колебания. 4

Р 4 4 Интегрируемые системы. 8

Р 5 5 Устойчивость движения и структурная устойчивость. 8

Р 6 6 Хаос в консервативных и диссипативных системах. 8

Всего: 34


4.3.1. Примерный перечень тем домашних работ Линейные колебания. Метод многих масштабов, метод усреднения.

Устойчивость неподвижных точек и траекторий.










Контрольная работа 1. Математический маятник. Методы описания малоамплитудных

колебаний. Автоколебания и предельные циклы. Контрольная работа 2. Возмущенное движение в консервативной системе. Нелинейный

резонанс. Странный аттрактор. Фракталы.


5. СООТНОШЕНИЕ РАЗДЕЛОВ, ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ПРИМЕНЯЕМЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ


дисциплины Активные методы обучения

Дистанционные



8

Пр

оек

тная

раб

ота

Кей

с-ан

али

з

Дел

овы

е и

гры

Пр

об

лем

но

е о

бу

чен

ие

Ко

ман

дн

ая р

або

та

Мо

дел

ир

ован

ие

Сет

евы

е учеб

ны

е курсы

Ви

рту

альн

ые

прак

тикум

ы

и т

рен

ажер

ы

Веб

ин

ары

и

ви

део

ко

нф

ерен

ци

и

Аси

нх

ро

нн

ые

web

-

ко

нф

ерен

ци

и и

сем

ин

ары

Со

вм

естн

ая р

або

та и

раз

раб

отк

а ко

нте

нта

Др

уги

е (у

каз

ать,

как

ие)

Р1-6 * *











1. Зверев, В. В. Асимптотические методы математической физики / Зверев В.В. — УМК

.— 2007 .— лекции и компьютерный практикум по<br />дополнительным разделам

курса<br />математическая физика .— в корпоративной сети УрФУ .—


2. Зверев, В. В. Регулярная и хаотическая динамика в системах различной природы /

Зверев В.В. — УМК .— 2007 .— .— в корпоративной сети УрФУ .—


3. Теоретическая механика / .— Печ.изд. — , 1980 .— Теоретическая механика;Учеб.

пособие;В.М. Соколов; Урал. политехн. ин-т им. С.М. Кирова .— в корпоративной

сети УрФУ .— <URL:http://study.urfu.ru/view/Aid_view.aspx?AidId=2805>.


1. Ивлиев, Андрей Дмитриевич. Физика: Классическая механика. Специальная

теория относительности. Электричество и магнетизм. Колебания и волны.

Молекулярная физика и термодинамика : учеб. пособие для студентов вузов,

обучающихся по специальности 030500 - Проф. обучение (по отраслям) / А. Д. Ивлиев ;

Урал. гос. техн. ун-т - УПИ [и др.] .— Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2005 .— 617 с. : ил. ;

22 см .— Библиогр.: с. 588 (9 назв.) .— Предм. указ.: с. 589-617.

2. Ландау, Лев Давидович. Теоретическая физика : учеб. пособие для физ.

специальностей ун-тов : в 10 т. Т. 1. Механика / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц .— 4-е

изд., испр. — Москва : Наука, 1988 .— 605с. : ил. ; 22 см .— На корешке только загл.

тома. — Предм. указ.: с. 214-215. — допущено в качестве учебного пособия .— ISBN 5-

02-013850-9 : 0.90.

http://study.urfu.ru/view/Aid_view.aspx?AidId=2805

9

3. Гантмахер, Ф. Р. Лекции по аналитической механике / Ф.Р. Гантмахер .— 3-е

изд. — Москва: Физматлит, 2001 .— 263 с. — ISBN 978-5-9221-0067-0 .—


4. Савельев, Игорь Владимирович. Основы теоретической физики: В 2 т. Т.1.

Механика. Электродинамика .— 2-е изд., испр. — М.: Наука, 1991 .— 493 с. — без

грифа.— ISBN 5-02-014455-X : 3.50.


Не требуются.


Программный пакет Mathcad 13 (v. 2000 Professional и выше);

Программный пакет Maple 10 (v. 8 и выше);

Программный пакет MathLab 7.1.


http://window.edu.ru/library Электронная библиотека Федерального портала по

российскому образованию.

http://www.intuit.ru/ - Национальный открытый университет





http://www.informika.ru/projects/infotech/window/ Федеральный портал «Единое окно

доступа к образовательным ресурсам»

http://www.valley.ru/-nicr/listrum.htm Список библиотек, доступных в Интернет и входящих

в проект «Либнет».

http://elementy.ru/law/vuz.htm Научно-популярный проект «Элементы»







Лекционные и практические занятия проводятся в аудитории, оснащенной проектором с

использованием мобильного компьютера (ноутбука). На кафедре имеется аудитория Ф-

144, являющаяся одновременно:





Допускается использование одного ПК на двоих студентов. Возможно использование

персональных мобильных компьютеров студентов.


http://www.intuit.ru/





10




РАМКАХ ТЕКУЩЕЙ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО

ДИСЦИПЛИНЕ








Контрольная работа 1 5, 8-10 уч. нед. 50

Контрольная работа 2 5, 14-16 уч.нед. 50















Домашняя работа 5, 14-16 уч.нед. 60




3. Лабораторные занятия: не предусмотрено








Семестр 1,0

11
















12












высокий. Компоненты

компетенций Признаки уровня освоения компонентов компетенций

пороговый повышенный высокий Знания Студент демонстрирует

знание-знакомство, знание-копию: узнает объекты,

явления и понятия, находит

в них различия, проявляет знание источников


может осуществлять самостоятельно



самостоятельного воспроизведения и



аналитические знания: уверенно воспроизводит и

понимает полученные

знания, относит их к той или иной


группе, самостоятельно систематизирует их,

устанавливает взаимосвязи

между ними, продуктивно

применяет в знакомых ситуациях.


самостоятельно извлекать новые знания из

окружающего мира,

творчески их использовать для


новых и нестандартных ситуациях.

Умения Студент умеет корректно выполнять предписанные



ситуации, самостоятельно выполняет действия по


требующих выбора из числа известных методов, в

предсказуемо изменяющейся

ситуации

Студент умеет самостоятельно выполнять

действия (приемы,

операции) по решению

нестандартных задач, требующих выбора на

основе комбинации

известных методов, в непредсказуемо


Студент умеет самостоятельно



исследовательских задач, демонстрирует


использование умений (технологий)


качества Студент имеет низкую мотивацию учебной


безразличное, безответственное отношение

к учебе, порученному делу

Студент имеет выраженную мотивацию


демонстрирует позитивное отношение к обучению и

будущей трудовой


активность.

Студент имеет развитую мотивацию учебной и


проявляет настойчивость и увлеченность,






КОНТРОЛЯ



тестов. Процентные показатели результатов независимого тестового контроля

13

переводятся в баллы промежуточной аттестации по 100-балльной шкале в БРС:






занятий








8.3.5. Перечень примерных вопросов для экзамена 1. Принцип наименьшего действия.

2. Уравнение Лагранжа.

3. Уравнение Гамильтона.

4. Закон сохранения энергии. 5. Закон сохранения импульса.

6. Закон сохранения момента импульса.

7. Гармонические колебания.

8. Фазовая плоскость.

9. Малые колебания в системе многих точек.

10. математический маятник.

11. Метод многих масштабов.

12. Метод усреднения.

13. Ангармонические колебания.

14. Автоколебания.

15. Предельный цикл.

16. Параметрический резонанс. 17. Углы Эйлера.

18. Уравнения Эйлера.

19. Устойчивость по Ляпунову.

20. Отображение последования.

21. Теорема об объеме фазовой капли.

22. Теорема Пуанкаре-Бендиксона.

23. Показатели Ляпунова.

24. Грубые системы.

25. Катастрофа сборки.

26. Гомоклиническая структура.

27. Отображение Заславского-Чирикова. 28. Модель Лоренца.

29. Фрактальная структура.


рамках текущей и промежуточной аттестации не используются



8.3.8. Интернет-тренажеры не используются

1






РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Основы ядерной физики


Модуль


Код модуля

1127078


Код ОП 14.03.02/01.01








Приказ № 209 от 12.03.2015


2


№

п/п ФИО



Кафедра

Подпись

1 Зенков

Е.В.

к.ф.-м.н.

доцент






Протокол № __ от _______________



3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ


Дисциплина «Основы ядерной физики» входит в вариативную часть по выбору

студента учебного плана по направлению 14.03.02 Ядерные физика. Дисциплина является

завершающей частью курса общей физики и служит введением в физику ядерных явлений.

В процессе изучения рассматриваются следующие основные вопросы: свойства

стабильных ядер, основные модели ядер, альфа- и бета- распад, гамма-излучение,

искусственная радиоактивность, ядерные реакции, источники энергии и эволюция звезд.












Знать:

Основные характеристики атомных ядер

Типы радиоактивности и законы радиоактивного распада

Важнейшие модели в ядерной физике

Основные сведения о ядерных реакциях

Основные сведения об источниках энергии и сценариях эволюции звезд.

Уметь:

составлять уравнения ядерных реакций;

вычислять дефект масс и энергию связи ядер.


навыками работы с математическим аппаратом ядерной физики.

4


№

п/

п

Виды учебной работы

Объем дисциплины

Распределение объема


(час.)

Всего

часов

В т.ч.

контактн

ая работа

(час.)*

5 семестр


2. Лекции 51 51 51





58 10,20 58





раздела,

темы



Р1 Основные свойства

атомных ядер

Размеры, масса и энергия связи. Спин. Измерение спинов

ядер методом магнитного резонанса. Четность. Закон

сохранения четности. Форма ядер и их электрические и

магнитные моменты.

Р2 Капельная модель

ядра

Основные экспериментальные данные, лежащие в основе

капельной модели. Формула Вайцзеккера. Возбужденные

ядра. Электрокапиллярные колебания ядерной жидкости.

Оценка энергии первых возбужденных состояний. Условия

устойчивости ядра.

Р3 Оболочечная модель

ядра

Магические числа. Ядерная жидкость в приближении

среднего поля. Одночастичная модель. Вид

самосогласованного потенциала. Энергетические уровни

нуклонов в ядре. Характеристики состояний нуклонов.

Ядерные оболочки. Пути усовершенствования оболочечной

модели.

Р4 Радиоактивность

Типы радиоактивного распада. Закон распада. Постоянная

распада и период полураспада. Вычисление констант -, -

и -распада. Радиоактивные семейства элементов

Р5 Ядерные реакции

Дифференциальное и полное сечение процесса.

Лабораторная система координат и система центра

инерции. Амплитуда рассеяния. Парциальные сечения.

Матрица рассеяния и эффективные сечения процессов.

Фазовые сдвиги. Зависимость сечений от энергии.

Медленные нейтроны. Формула Брейта-Вигнера.

Механизмы ядерных реакций. Составное ядро. Законы

сохранения в ядерных реакциях.

Р6 Прохождение Механизм взаимодействия ядерных частиц с веществом.

5

ядерных частиц

через вещество

Ионизирующее действие ядерных излучений и наведенная

радиоактивность.

Р7 Ядерная

астрофизика

Источники энергии звезд. Термоядерные реакции. Цикл

Бете. Эволюция звезд. Нейтринная астрономия.

Элементарные частицы и космология.




6




Код

разд

ел

а,

тем

ы

Наименование раздела, темы

Всего

по

ра

зд

ел

у,

тем

е (

ча

с.)

Всего

ауд

ито

рн

ой

раб

оты

(ч

ас.)

Лекц

ии

Пра

кти

чески

е з

аня

тия

Лаб

оратор

ны

е р

аб

оты

Всего

с

ам

осто

ятел

ьн

ой

ра

бо

ты

сту

ден

то

в (

час.)





(колич.)









Всего

(ч

ас.)

Лекц

ия

Пра

кт.,

сем

ина

р.

заня

тие

Лаб

оратор

но

е

заня

тие

Н/и

сем

ин

ар

, сем

ин

ар-к

онф

ер

.,

кол

локв

иум

(м

аги

стра

тура)

Всего

(ч

ас.)

Дом

аш

няя р

аб

ота*

Гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Реф

ер

ат,

эссе, тв

орч.

раб

ота

*

Про

ект

ная

раб

ота

*

Расче

тная р

аб

ота

, разра

ботка

прогр

ам

много

про

дукт

а*

Расче

тно-

гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Дом

аш

няя р

аб

ота н

а

ин

остр

. язы

ке*

Пер

евод

инояз.

литер

ату

ры

*

Курсовая р

аб

ота*

Курсово

й п

ро

ект

*

Всего

(ч

ас.)

Кон

трол

ьная

раб

ота

*

Кол

ло

квиум

*

Зачет

Экз

ам

ен

Инте

гри

рован

ны

й э

кзам

ен п

о м

од

ул

ю

Про

ект

по

м

од

ул

ю

Р1

Основные свойства атомных ядер

14 8 6 2 6 6 4 2

Р2

Капельная модель ядра 20 9 6 3 11 7 4 3 4 1

Р3

Оболочечная модель

ядра 10 6 4 2 4 4 2 2

Р4

Радиоактивность 33 16 13 4 16 12 8 4 4 1

Р5

Ядерные реакции 18 10 8 2 8 8 6 2

Р6

Прохождение ядерных частиц через вещество

13 8 6 2 5 5 3 2

Р7

Ядерная астрофизика 18 10 8 2 8 8 6 2



7






Ко

д

ра

здел

а,

тем

ы

Номер



занятия

(час.)

Р 1 1 Дефект масс и энергия связи 2

Р 2 2-3 Приближение Хартри-Фока и капельная модель ядра 3

Р 3 3-4 Магические и дважды магические ядра 2

Р 4 4-6 Закон радиоактивного распада. Радиоактивные методы датировки в археологии

4

Р 5 6 Законы сохранения при ядерных реакциях. 2

Р 6 7 Тормозное излучение и характеристические рентгеновские

спектры 2

Р 7 8 Термоядерные реакции. Углеродный цикл. 2

Всего: 17












Контрольная работа 1. Капельная модель ядра.

Контрольная работа 2. Время полураспада при нескольких каналах распада,

статистические методы в задачах распада, радиоактивная датировка, законы сохранения в

реакциях между частицами.


5. СООТНОШЕНИЕ РАЗДЕЛОВ, ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ

8






Пр

оек

тная

раб

ота

Кей

с-ан

али

з

Дел

овы

е и

гры

Пр

об

лем

но

е о

бу

чен

ие

Ко

ман

дн

ая р

або

та

Мо

дел

ир

ован

ие

Сет

евы

е учеб

ны

е курсы

Ви

рту

альн

ые

прак

тикум

ы

и т

рен

ажер

ы

Веб

ин

ары

и

ви

део

ко

нф

ерен

ци

и

Аси

нх

ро

нн

ые

web

-

ко

нф

ерен

ци

и и

сем

ин

ары

Со

вм

естн

ая р

або

та и

раз

раб

отк

а ко

нте

нта

Др

уги

е (у

каз

ать,

как

ие)

Р1-7 * *











1. Мухин, Константин Никифорович. Экспериментальная ядерная физика: учебник:

[в 3 т.]. Т.1. Физика атомного ядра / К.Н. Мухин.— Изд. 6-е, испр. и доп. — Санкт-

Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2008 .— 384 с. — без грифа .— ISBN 978-5-

8114-0739-2.


[в 3 т.]. Т.2. Физика ядерных реакций / К.Н. Мухин.— Изд. 6-е, испр. и доп. —

Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2008 .— 336 с. — без грифа .— ISBN

978-5-8114-0740-8.


[в 3 т.]. Т.3. Физика элементарных частиц / К.Н. Мухин.— Изд. 6-е, испр. и доп. —

Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2008 .— 432 с. — без грифа .— ISBN

978-5-8114-0741-5.

4. Сивухин, Д. В. Общий курс физики / Д.В. Сивухин .— 4-е изд., стереот. —

Москва: Физматлит, 2005 .— 560 с. — ISBN 5-9221-0225-7 .—


5. Савельев, Игорь Владимирович. Курс общей физики : учеб. пособие для студентов

вузов, обучающихся по техн. (550000) и технол. (650000) направлениям : [в 3 т.]. Т.

3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра

и элементарных частиц / И. В. Савельев .— Изд. 6-е, стер .— Санкт-Петербург [и

др.] : Лань, 2006 .— 320 с. : ил. ; 22 см .— (Учебники для вузов, Специальная

9

литература) (Классическая учебная литература по физике) .— Парал. тит. л. англ. -

Предм. указ.: с. 314-317. — допущено в качестве учебного пособия .— ISBN 5-8114-

0632-0 .— ISBN 5-8114-0632-0.


1. Абрамов, А. И. Основы экспериментальных методов ядерной физики : Учеб.

пособие / А. И. Абрамов, Ю. А. Казанский, Е. С. Матусевич .— 3-е изд. перераб. и

доп. — М. : Энергоатомиздат, 1985 .— 488 с. — допущено в качестве учебного

пособия.

2. Цитович, Александр Павлович. Ядерная электроника : Учеб. пособие для физ. и

инж.-физ. специальностей вузов / А. П. Цитович .— М. : Энергоатомиздат, 1984 .—

407 с. : ил. ; 22 см .— Алф.-предм. указ.: с. 400-402. — Библиогр.: с. 396-400. —

допущено в качестве учебного пособия .— 1.30.


Радченко, Валерий Иванович. Ядерная физика: учебное пособие. Ч. 1 / В. И. Радченко,

О. В. Рябухин ; науч. ред. В. Л. Петров ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ .— Екатеринбург : УГТУ-

УПИ, 2007 .— 106 с. — без грифа .— ISBN 978-5-321-01055-6.


Программный пакет Mathematica 7




http://www.fcpro.ru/ Федеральная целевая программа развития образования на 2006–2010

годы.








в проект «Либнет». http://elementy.ru/law/vuz.htm Научно-популярный проект «Элементы»







Лекционные и практические занятия проводятся в аудитории, оснащенной проектором с

использованием мобильного компьютера (ноутбука). На кафедре имеется аудитория Ф-

144, являющаяся одновременно:




http://www.fcpro.ru/





10



Допускается использование одного ПК на двоих студентов. Возможно использование

персональных мобильных компьютеров студентов.

11













Контрольная работа 1 5, 8-10 уч. нед. 60

Посещение занятий 5, 1-17 уч.нед. 40



















3. Лабораторные занятия: не предусмотрено








Семестр 1,0

12
















13












высокий.

























или иной








ситуациях.









ситуациях.




















методов, в













качества




















проявляет






14



КОНТРОЛЯ










занятий








8.3.5. Перечень примерных вопросов для экзамена Классификация элементарных частиц. Квантовые числа.

Типы фундаментальных взаимодействий, константы связи, радиусы действия.

Размеры, масса и структура ядер.

Энергия связи, дефект масс и устойчивость ядер. Природа ядерных сил. Важнейшие модели ядер и их основные результаты.

Виды радиоактивности. Закон радиоактивного распада. Радиоактивные семейства элементов.

Термоядерный синтез






1






РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Статистическая физика


Модуль


Код модуля

1127078


Код ОП 14.03.02/01.01








Приказ № 209 от 12.03.2015


2


№

п/п ФИО

Ученая степень, ученое

звание Должность

Кафедра

Подпись

1 Мелких

А.В. д.ф.-м.н., доцент профессор

технической

физики




Протокол № __ от _______________



3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ Статистическая физика


Дисциплина «Статистическая физика» входит в вариативную часть по выбору

студента учебного плана по направлению 14.03.02 Ядерные физика и технологии.

Содержание дисциплины направлено на изучение статистических закономерностей

макроскопических систем, основанных на законах механики частиц. Рассматриваются

квантовые и классические равновесные распределения. Важная роль отводится так же

изучению неравновесных систем. На практических занятиях при решении конкретных

задач проводится обсуждение лекционного материала по теме занятия.










знать современную картину мира на основе целостной системы естественно научных знаний.

уметь использовать фундаментальные законы в области термодинамики в объеме

достаточном для самостоятельного комбинирования и синтеза идей, творческого

самовыражения.

владеть способностью к созданию теоретических и математических моделей, описывающих

конденсированное состояние вещества или процессы в реакторах, ускорителях, масс-

спектрометрах, или воздействие на человека и биологические структуры.


№

п/

п





(час.)

Всего

часов

В т.ч.

контактн

ая работа

(час.)*

7 семестр


2. Лекции 34 34 34





36 10,20 36

6. Промежуточная аттестация 4 0,25 Зачет, 4



4


раздела,

темы



Р1 Основные положения

классической статистической физики

Фазовое пространство. Фазовая плотность вероятности.

Уравнения Лагранжа. Временные и фазовые средние. Уравнение Лиувилля. Теорема Лиувилля. Аналогия движения фазовых точек и несжимаемой жидкости.

Сохранение фазового объема. Распределения Гиббса и Максвелла-Больцмана. Первое начало термодинамики с точки зрения статфизики. Статистическое определение энтропии. Основной алгоритм

СФ. Статистическое обоснование третьего начала термодинамики. Энтропия – мера упорядоченности

физической системы. Теорема о равнораспределении. Поступательные, колебательные и вращательные степени свободы.

Р2 Идеальные системы

Расчет уравнения состояния, энтропии, свободной энергии и теплоемкости идеального газа. Парадокс Гиббса в

классической физике. Распределение атомов газа в пространстве квантовых

состояний. Распределения Ферми и Бозе. Вырожденный электронный газ в металлах. Уравнение

состояния электронного газа. Теплоемкость электронного

газа. Вырожденный Бозе-газ. Уравнение состояния вырожденного

Бозе-газа. Конденсация Бозе-Эйнштейна.

Экспериментальное наблюдение явления Бозе-

Эйнштейновской конденсации. Излучение абсолютно черного тела. Термодинамические

параметры черного излучения. Уравнение состояния для

излучения. Статистический вывод закона Стефана-Больцмана. Связь квантовых и классических распределений Гиббса.

Парадокс Гиббса с точки зрения квантовой механики. Расчет статистических сумм и термодинамических

параметров для вращательных степеней свободы.

Вращательная теплоемкость. Расчет статистических сумм и термодинамических параметров для колебательных степеней свободы.

Колебательная теплоемкость. Связь флуктуаций и энтропии. Распределение Гаусса. Флуктуации аддитивной величины, объема и энергии.

Р3 Неидеальные системы

Неидеальные газы. Силы взаимодействия между

молекулами. Вириальное уравнение состояния. Формула Ван-дер-Ваальса. Вывод формулы Ван-дер-Ваальса. Приведенное уравнение состояния. Формула Дебая. Термодинамические функции равновесной

плазмы. Поведение системы вблизи критической точки. Критические

индексы. Условия равновесия фаз. Бинодаль и спинодаль. Перегрев и переохлаждение. Кинетика фазовых переходов первого рода и проблема роста

квазикристаллов. Кинетика распада метастабильных

состояний. Стекла. Мозаики Пенроуза.

5

Р4 Неравновесные системы

Уравнения баланса тепла и числа частиц. Локальное

равновесие. Диффузия и теплопроводность. Броуновское движение. Уравнение Ланжевена. Уравнение Фоккера-Планка. Формула Эйнштейна. Времена

релаксации. Уравнение баланса энтропии. Производство энтропии.

Плотность производства энтропии. Основные положения линейной неравновесной

термодинамики. Соотношения взаимности Онсагера. Теорема Пригожина. Принцип Кюри. Перекрестные явления в газах. Термодиффузия. Тепловое

скольжение. Радиометрический эффект. Явления переноса в ультраразреженных газах. Перенос

импульса и тепла. Рассеяние фотонов на поверхности. Диффузия газа в асимметричной мембране. Расчет потока

частиц при наличии источника тепла. Интерпретация принципа Кюри для данного случая. Уравнение Мастера. Диффузия тяжелого газа в легком.

Уравнение Паули. Вывод уравнения Фоккера-Планка из уравнения мастера. Причины необратимости в макросистемах. Парадоксы

Пуанкаре-Цермелло и Лошмидта. Перемешивание и неустойчивость.




6




Код

разд

ел

а,

тем

ы


сего

по

ра

зд

ел

у, тем

е (

ча

с.)

Всего

ауд

ито

рн

ой

раб

оты

(ч

ас.)

Лекц

ии

Пра

кти

чески

е з

аня

тия

Лаб

оратор

ны

е р

аб

оты

Всего

с

ам

осто

ятел

ьн

ой

ра

бо

ты

сту

ден

то

в (

час.)





(колич.)









Всего

(ч

ас.)

Лекц

ия

Пра

кт.,

сем

ина

р.

заня

тие

Лаб

оратор

но

е

заня

тие

Н/и

сем

ин

ар

, сем

ин

ар-к

онф

ер

.,

кол

локв

иум

(м

аги

стра

тура)

Всего

(ч

ас.)

Дом

аш

няя р

аб

ота*

Гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Реф

ер

ат,

эссе, тв

орч

. раб

ота

*

Про

ект

ная

раб

ота

*

Расче

тная р

аб

ота

, разра

ботка

прогр

ам

много

про

дукт

а*

Расче

тно-

гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Дом

аш

няя р

аб

ота н

а

ин

остр

. язы

ке*

Пер

евод

инояз.

литер

ату

ры

*

Курсовая р

аб

ота*

Курсово

й п

ро

ект

*

Всего

(ч

ас.)

Кон

трол

ьная

раб

ота

*

Кол

ло

квиум

*

Зачет

Экз

ам

ен

Инте

гри

рован

ны

й э

кзам

ен п

о м

од

ул

ю

Про

ект

по

м

од

ул

ю

Р1

Основные положения

классической статистической физики

22 16 8 8 6 6 2 4

Р2

Идеальные системы 34 20 10 10 14 12 4 8 2 1

Р3

Неидеальные системы 24 16 8 8 8 6 2 4 2 1

Р4

Неравновесные

системы 24 16 8 8 8 8 4 4



7






Ко

д

ра

здел

а,

тем

ы

Номер



занятия

(час.)

Р1 1-4

Фазовое пространство. Фазовая плотность вероятности.

Теорема Лиувилля. Распределение Максвелла.

Распределение Больцмана.

8

Р2 5-9 Распределение Ферми. Распределение Бозе. Фотоны. 10

Р3 10-13 Газ Ван-дер-Ваальса. Плазма. 8

P4 14-17

Уравнение Баланса тепла. Броуновское движение.

Уравнение баланса массы. Ультраразреженные газы.

Производство энтропии.

8

Всего: 34












Контрольная работа 1. Основные положения классической статистической физики.

Расчет уравнения состояния, энтропии, свободной энергии и теплоемкости идеального

газа. Идеальные системы.

Контрольная работа 2. Силы взаимодействия между молекулами неидеального газа.

Термодинамические функции равновесной плазмы. Кинетика фазовых переходов первого

рода и проблема роста квазикристаллов. Кинетика распада метастабильных состояний.




8






Пр

оек

тная

раб

ота

Кей

с-ан

али

з

Дел

овы

е и

гры

Пр

об

лем

но

е о

бу

чен

ие

Ко

ман

дн

ая р

або

та

Мо

дел

ир

ован

ие

Сет

евы

е учеб

ны

е курсы

Ви

рту

альн

ые

прак

тикум

ы

и т

рен

ажер

ы

Веб

ин

ары

и

ви

део

ко

нф

ерен

ци

и

Аси

нх

ро

нн

ые

web

-

ко

нф

ерен

ци

и и

сем

ин

ары

Со

вм

естн

ая р

або

та и

раз

раб

отк

а ко

нте

нта

Др

уги

е (у

каз

ать,

как

ие)

Р1-4 *











1. Т.5, ч.1: Статистическая физика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц; Под ред. Л.П.

Питаевского. - 5-е изд., стереотип. — 2001 .— 616 с. — На корешке только загл. тома. -

Предм. указ.: с. 615-616 .— ISBN 978-5-9221-0054-0 .—

<URL:http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2230>.

2. Мелких, Алексей Вениаминович. Основы статистической физики : учебное пособие.

Ч. 1 / А. В. Мелких, А. А. Повзнер ; науч. ред. Ф. А. Сидоренко ; Урал. федер. ун-т им.

первого Президента России Б. Н. Ельцина .— Екатеринбург : УрФУ, 2011 .— 125 с. ; 21

см .— Библиогр.: с. 124 (3 назв.). — ISBN 978-5-321-01972-6, 51 экз.

3. Мелких, А. В. ФИЗИКА НЕЛИНЕЙНЫХ ЯВЛЕНИЙ / Мелких А.В., Повзнер А.А. —

ЭИ .— 2009 .— в корпоративной сети УрФУ .—


4. Мелких, А. В. Молекулярная физика / Мелких А.В., Повзнер А.А., Шумихина К.А.

— ЭИ .— 2009 .— в корпоративной сети УрФУ .—


5. Мелких, Алексей Вениаминович. Основы термодинамики и статистической физики :

учебное пособие / А. В. Мелких, А. А. Повзнер, К. А. Шумихина ; науч. ред. Ф. А.

Сидоренко ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ им. первого Президента России Б. Н. Ельцина

.— Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2009 .— 242 с. ; 21 см .— Библиогр.: с. 238 (4 назв.). —

ISBN 5-321-00919-8.


9


Физматлит, 2005 .— 560 с. — ISBN 5-9221-0225-7 .—



Не используются.


Не используется.




http://www.intuit.ru/ - Национальный открытый университет.















Лекционные и практические занятия проводятся в аудитории Ф-112, оснащенной

проектором с использованием мобильного компьютера (ноутбука).







10

















Промежуточная аттестация по лекционным занятиям – зачет
















3. Лабораторные занятия: не предусмотрены








Семестр 1,0

11
















12












высокий.

























или иной








ситуациях.









ситуациях.




















методов, в













качества




















проявляет






13



КОНТРОЛЯ










занятий






8.3.4. Перечень примерных вопросов для экзамена


8.3.5. Перечень примерных вопросов для зачета В чем состоит отличие временных и фазовых средних?

Почему энтропия может считаться мерой беспорядка в системе? В чем состоит основной алгоритм равновесной статистической физики?

Докажите теорему о равнораспределении энергии по степеням свободы.

В чем состоит парадокс Гиббса в классической физике?

Почему химический потенциал Бозе-газа не может быть положительным?

Почему теплоемкость электронного газа в металле много меньше, чем теплоемкость решетки?

Почему явление конденсации Бозе-Эйнштейна не существует в идеальном газе фотонов?

При каких характерных температурах колебательные степени свободы молекул являются

замороженными?

Почему вириальное уравнение состояния для реального газа не может быть применено к

жидкости? Почему метод получения уравнения состояния, примененный для реального газа, не применим к

плазме?

В чем состоит проблема роста квазикристаллов?

Сформулируйте основные положения линейной неравновесной термодинамики.

Какова связь между средним квадратом смещения броуновской частицы и ее коэффициентом

диффузии? В чем состоит принцип Кюри для неравновесных процессов?

Получите уравнение Фоккера-Планка из уравнения мастера.

В чем причины необратимости в макроскопических системах?






1






РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Теория рассеяния


Модуль


Код модуля

1127078


Код ОП 14.03.02/01.01








Приказ № 209 от 12.03.2015


2


№

п/п ФИО



Кафедра

Подпись

1 Сурнев

В.Б. д.ф.-м.н., с.н.с профессор

Физики

высокоэнергетических

процессов




Протокол № __ от _______________



3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ Теория рассеяния


Дисциплина «Теория рассеяния» входит в вариативную часть по выбору студента

учебного плана по направлению 14.03.02 Ядерные физика и технологии. Содержание

дисциплины направлено на изучение общих понятий классической теории рассеяния, а

также нерелятивистской квантовой теории рассеяния. Общей основой программы

являются понятия оператора (матрицы) рассеяния и его спектра, теория линейных

операторов в гильбертовом пространстве. На практических занятиях при решении

конкретных задач проводится обсуждение лекционного материала по теме занятия.










знать основные понятия, определения и теоремы абстрактной теории рассеяния и квантовой

теории рассеяния, теории рассеяния пучков частиц в евклидовом пространстве, теории

полугрупп операторов, связанных с матрицей рассеяния, теории элементарного акта

рассеяния акустических, упругих и электромагнитных волн уединённым ограниченным

объектом.

уметь разрабатывать физико-математическую модель распространения и рассеяния волн;

разрабатывать и реализовывать в виде вычислительной программы численные алгоритмы

решения основного уравнения теории рассеяния (Липпмана-Швингера).

владеть навыками применения полученных знаний в процессе исследования сложных систем

и процессов при решении практических задач.


№

п/

п





(час.)

Всего

часов

В т.ч.

контактн

ая работа

(час.)*

6 семестр


2. Лекции 34 34 34

3. Практические занятия 34 34 34

4. Лабораторные работы 0 0 0




36 10,20 36

6. Промежуточная аттестация 4 0,25 Зачет, 4


4



раздела,

темы



Р1

Общий формализм

теории рассеяния

Физическая постановка задачи теории рассеяния.

Рассеяние, поглощение и экстинкция. Рассеяние на

флуктуациях и частицах, стационарная и временная

теория рассеяния. Оператор рассеяния ( S -матрица) и его

свойства. Общий вид оператора рассеяния. Связь

оператора рассеяния и теории полугрупп операторов.

Р2

Классическая теория

рассеяния

Рассеяние классической частицы на препятствии,

рассеяние пучков частиц. Основное интегральное

уравнение теории рассеяния, уравнение Липпмана-

Швингера: рассеяние акустической волны; рассеяние

электромагнитной волны, индукционные методы

геофизической электроразведки; рассеяние упругих волн,

метод динамической сейсморазведки. Многократное

рассеяние акустических, упругих и электромагнитных

волн: дистанционное зондирование океана и атмосферы;

распространение волн в упорядоченных и

неупорядоченных композитах.

Р3

Нерелятивистская

квантовая теория

рассеяния

Оператор рассеяния в квантовой механике, его свойства:

определение квантово-механического сечения рассеяния;

квантово-механическое уравнение Липпмана-Швингера;

двухчастичный оператор рассеяния; рассеяние частиц со

спином; борновский ряд и борновское приближение;

радиальные волновые функции для свободного движения;

стационарные состояния, S -матрица для парциальных

волн; уравнение Липпмана-Швингера для парциальных

волн; понятие о многоканальных процессах, оператор

рассеяния в многоканальном случае.




5




Код

разд

ел

а,

тем

ы


сего

по

ра

зд

ел

у, тем

е (

ча

с.)

Всего

ауд

ито

рн

ой

раб

оты

(ч

ас.)

Лекц

ии

Пра

кти

чески

е з

аня

тия

Лаб

оратор

ны

е р

аб

оты

Всего

с

ам

осто

ятел

ьн

ой

ра

бо

ты

сту

ден

то

в (

час.)





(колич.)









Всего

(ч

ас.)

Лекц

ия

Пра

кт.,

сем

ина

р.

заня

тие

Лаб

оратор

но

е

заня

тие

Н/и

сем

ин

ар

, сем

ин

ар-к

онф

ер

.,

кол

локв

иум

(м

аги

стра

тура)

Всего

(ч

ас.)

Дом

аш

няя р

аб

ота*

Гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Реф

ер

ат,

эссе, тв

орч.

раб

ота

* П

ро

ект

ная

раб

ота

*

Расче

тная р

аб

ота

, разра

ботка

прогр

ам

много

про

дукт

а*

Расче

тно-

гра

фи

ческа

я р

аб

ота*

Дом

аш

няя р

аб

ота н

а

ин

остр

. язы

ке*

Пер

евод

инояз.

литер

ату

ры

*

Курсовая р

аб

ота*

Курсово

й п

ро

ект

*

Всего

(ч

ас.)

Кон

трол

ьная

раб

ота

*

Кол

ло

квиум

*

Зачет

Экз

ам

ен

Инте

гри

рован

ны

й э

кзам

ен п

о м

од

ул

ю

Про

ект

по

м

од

ул

ю

Р1

Общий формализм

теории рассеяния 16 12 6 6 4 4 1 3

Р2

Классическая теория рассеяния

42 26 12 14 16 8 2 6 8 1

Р3

Нерелятивистская

квантовая теория рассеяния

46 30 16 14 16 8 2 6 8 1



6






Ко

д

ра

здел

а,

тем

ы

Номер



занятия

(час.)

Р1 1-3 Уравнение Липпмана-Швингера для рассеяния

акустических и электромагнитных волн 6

Р2 4-10 Уравнение Липпмана-Швингера для рассеяния упругих

волн 14

Р3 11-17 Уравнение Липпмана-Швингера для парциальных волн в

квантовой механике 14

Всего: 34







4.3.5. Примерный перечень тем расчетных работ (программных продуктов) Расчетная работа 1. Численное решение задачи акустического рассеяния.

Численное решение задачи рассеяния упругих волн.

Расчетная работа 2. Численное решение задачи рассеяния электромагнитных волн.










дисциплины Активные методы обучения

Дистанционные



7

Пр

оек

тная

раб

ота

Кей

с-ан

али

з

Дел

овы

е и

гры

Пр

об

лем

но

е о

бу

чен

ие

Ко

ман

дн

ая р

або

та

Мо

дел

ир

ован

ие

Сет

евы

е учеб

ны

е курсы

Ви

рту

альн

ые

прак

тикум

ы

и т

рен

ажер

ы

Веб

ин

ары

и

ви

део

ко

нф

ерен

ци

и

Аси

нх

ро

нн

ые

web

-

ко

нф

ерен

ци

и и

сем

ин

ары

Со

вм

естн

ая р

або

та и

раз

раб

отк

а ко

нте

нта

Др

уги

е (у

каз

ать,

как

ие)

Р1-3 *











1. Т.5, ч.1: Статистическая физика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц; Под ред. Л.П.

Питаевского. - 5-е изд., стереотип. — 2001 .— 616 с. — На корешке только загл. тома. -

Предм. указ.: с. 615-616 .— ISBN 978-5-9221-0054-0 .—

<URL:http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2230>.

2. Малышев, Леонид Григорьевич. Физика атома и ядра : учебное пособие для

студентов вузов, обучающихся по техническим направлениям подготовки и

специальностям / Л. Г. Малышев, А. А. Повзнер ; [науч. ред. Ф. А. Сидоренко] ; Урал.

федер. ун-т им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, [Ин-т фундам. образования]

.— Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2014 .— 144 с. : ил. —

Библиогр.: с. 110 (6 назв.) .— ISBN 978-5-7996-1283-2, 100 экз.

3. Буденков, Гравий Алексеевич. Динамические задачи теории упругости в приложении к

проблемам акустического контроля и диагностики : учеб. пособие для студентов вузов по

специальности 190200 и для магистров по направлению "Техн. физика" / Г. А. Буденков, О.

В. Недзвецкая .— М. : Физматлит, 2004 .— 136 с. : ил. ; 22 см .— Библиогр.: с. 130-132 (52

назв.). — Допущено в качестве учебного пособия .— ISBN 5-94052-061-X.



Физматлит, 2005 .— 560 с. — ISBN 5-9221-0225-7 .—


2. Иверонова, Валентина Ивановна. Теория рассеяния рентгеновских лучей : Учеб.

пособие для студентов физ. спец. вузов / В. И. Иверонова, Г. П. Ревкевич .— 2-е изд.,

доп. и перераб. — М. : Изд-во МГУ, 1978 .— 277 с. : ил. — Библиогр.: с. 270-274 .— 0-

95.

8

3. Зацепин, Анатолий Федорович. Введение в физику акустического контроля :

конспект лекций / А. Ф. Зацепин ; науч. ред. В. С. Кортов ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ,

Каф. "Физ. методы и приборы контроля" .— Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2005 .— 88 с. :

ил. ; 21 см .— Библиогр.: с. 87 (10 назв.). — без грифа.


Не используются.


1. Программный пакет Mathcad 13 (v. 2000 Professional и выше);

2. Программный пакет Maple 10 (v. 8 и выше).




http://www.intuit.ru/ - Национальный открытый университет.















Лекционные и практические занятия проводятся в аудитории Ф-112, оснащенной

проектором с использованием мобильного компьютера (ноутбука).







9














Расчетная работа 1 6, 8-10 уч.нед. 60



Промежуточная аттестация по лекционным занятиям – зачет












Расчетная работа 2 6, 14-16 уч.нед. 60




3. Лабораторные занятия: не предусмотрены








Семестр 1,0

10
















11












высокий.

























или иной








ситуациях.









ситуациях.




















методов, в













качества




















проявляет






12



КОНТРОЛЯ










занятий







Рассеяние, поглощение и экстинкция.

Рассеяние на флуктуациях и частицах, стационарная и временная теория рассеяния.

Оператор рассеяния ( S -матрица) и его свойства.

Общий вид оператора рассеяния.

Основное интегральное уравнение теории рассеяния, уравнение Липпмана-Швингера.

Рассеяние акустической волны; рассеяние электромагнитной волны, рассеяние упругих

волн.

Многократное рассеяние акустических, упругих и электромагнитных волн.

Оператор рассеяния в квантовой механике, его свойства.

Определение квантово-механического сечения рассеяния; квантово-механическое

уравнение Липпмана-Швингера.

Двухчастичный оператор рассеяния; рассеяние частиц со спином.

Борновский ряд и борновское приближение.

Радиальные волновые функции для свободного движения.

8.3.5. Перечень примерных вопросов для экзамена







f b g b k l ? j k l < h ; j : a h < : g b y g : m d j h k ... · \ u k r _ ] h [ j z a h \ z...

Documents