Курс «Основы физики конденсированного состояния» читается студентам второго курса физического факультета факультета МГУ имени М.В. Ломоносова в 3 семестре.

Физика конденсированного состояния является одной из наиболее важных, крупных и быстроразвивающихся областей современной физики. Все без исключения успехи в развитии современной технологии, включая мобильную связь, интернет, солнечную энергетику и прочее – связаны с развитием данной области.

В курсе представлены истоки физики конденсированного состояния, основные понятия и подходы электронной теории твердого тела, включая формирование зонного спектра, а также спектра колебаний кристаллической решетки. Кроме того, рассматриваются основные особенности различных типов материалов: полупроводников, магнитных систем, сверхпроводников, и ряда других. Приводятся основные подходы физики неупорядоченных систем, включая физику полимеров. Рассматриваются эффекты самоорганизации в конденсированных средах.

Все понятия, подходы и эффекты физики конденсированного состояния рассматриваются на уровне курса общей физики с тем, чтобы при дальнейшем изучении отдельных разделов у обучающихся уже имелось представление об этой отрасли физики в целом.

Список всех тем лекций

Лекция 1. Зарождение квантовых представлений в физике. Корпускулярно-волновой дуализм.
Введение Абсолютно черное тело Фотоэффект Соотношение волновых и квантовых характеристик света Излучение атома водорода Планетарная модель атома Теория атома по Бору Волна де Бройля Момент импульса электрона на стационарной орбите Неопределенность Гейзенберга

Лекция 2. Волновая функция и уравнение Шредингера. Спектр атома водорода.
Уравнение Шредингера Решение уравнения Шредингера для простых случаев Спектр атома водорода

Лекция 3. Движение в периодическом потенциале. Теорема Блоха.
Атомные орбитали и их заполнение Переход от изолированных атомов к системе Теорема Блоха Учет влияния границ

Лекция 4. Свойства квазиимпульса. Обратная решетка. Метод почти свободных электронов.
Учет границ Вектор обратной решетки Зона Бриллюэна Объем элементарной ячейки в прямом и обратном пространстве Движение электрона в кристалле Метод почти свободных электронов Учет решетки на примере движения электрона в электрическом поле Понятие эффективной массы Зависимость энергии электрона от квазиимпульса Частица в слабом периодическом потенциале Энергия и поверхность Ферми

Лекция 5. Квантование во внешних полях. Метод сильной связи.
Плотность состояний Уровни Ландау Квантовые осцилляционные эффекты Движение электронов во внешнем электрическом поле Метод почти свободных электронов и метод сильной связи

Лекция 6. Фононы в кристаллах. Акустические и оптические колебания.
Типы химических связей Колебания атомов в кристаллической решетке Одномерная цепочка атомов Одномерная цепочка атомов двух сортов Акустические и оптические колебания

Лекция 7. Теплоемкость кристаллических решеток.
Фонон-квант колебаний кристаллической решетки Средняя энергия осциллятора Температура Дебая Полная энергия и теплоемкость кристаллической решетки Модель Эйнштейна Модель Дебая Электронная теплоемкость Ангармонизм колебаний атомов кристаллической решетки

Лекция 8. Физика полупроводников. Статистика носителей заряда в полупроводниках.
Физика полупроводников Статистика носителей заряда в полупроводниках Происхождение электронов и дырок в полупроводнике Химический потенциал в прямозонном проводнике Доноры и акцепторы Полупроводниковый диод

Лекция 9. Явления в полупроводниковых структурах. Полупроводниковые приборы.
Полупроводниковый диод Полевой транзистор Сверхрешетки Эффект Холла

Лекция 10. Магнитные свойства веществ. Квантование магнитного момента.
Квантовый эффект Холла Полный магнитный момент, намагниченность и магнитная восприимчивость Диамагнетики и парамагнетики Законы Кюри и Кюри-Вейсса Магнитная проницаемость Электрический дипольный и магнитный дипольный момент Гиромагнитное отношение и квантование магнитного момента Понятие о спине

Лекция 11. Намагниченность системы атомов. Парамагнетизм и диамагнетизм в металлах.
Магнитные свойства веществ Сложение собственного и механического момента Полный магнитный момент системы нескольких электронов Закон Кюри. Простейшая модель диамагнитного атома Парамагнетизм и диамагнетизм в металлах Парамагнетизм при низкой температуре

Лекция 12. Ферромагнетизм и антиферромагнетизм.
Правило Хунда Обменный интеграл Закон Кюри-Вейсса Магнитные домены Магноны - спиновые волны Антиферромагнетизм Сверхпроводимость (начало)

Лекция 13. Сверхпроводимость.
Сверхпроводимость Эффект Мейснера Сверхпроводники 1-го и 2-го рода Вихри Абрикосова Теплоемкость сверхпроводника Туннельный эффект Двухжидкостная модель сверхпроводника Электронные пары Квант магнитного потока

Лекция 14. Физика полимеров.
Физика полимеров Типы полимеров Полимерный клубок Классификация по состоянию полимерных молекул Размер клубка Высокоэластичность  Переход клубок глобула Вязкоупругость