Техническая физика (ФН4)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им. Н.Э. Баумана) УТВЕЖДАЮ Первый проректор— проректор по учебной работе МГТУ им. Н.Э. Баумана ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ В МАГИСТРАТУРУ по направлению подготовки 1б.04.01 Техническая изика код и навмснованве наиравленин подготовки Факультет Фундаментальные науки (ФН) Полное наименование факультета (сокращенное наименование) Кафедра(ы) Физика (ФН-4) Полное наименование кафедры (сокрансенное наименование) Москва, 2015 г.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ К вступительным испьпаниям в магистратуру допускаются лица, имеющие документ государственного образца о высшем образовании любого уровня (диплом бакалавра или специалиста). Лица, предъявившие диплом магистра, могут быть зачислены только на договорной основе. Прием осуществляется на конкурсной основе по результатам вступительных испытаний. Программа вступительных испьпаний в магистратуру по направлению подготовки: 16.04.01 Техническая изика код и наименование направлении подготовки составлена на основании Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования подготовки бакалавра по направлению: 16.04.01 Техническая изика код п наименование направлении подготовки и охватывает базовые дисциплины подготовки бакалавров по названному направлению. Программа содержит описание формы вступительных испытаний, перечень вопросов для вступительных испытаний и список литературы рекомендуемой для подготовки.

2. ЦЕЛЬ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ Вступительные испытания призваны определить степень готовности поступающего к освоению основной образовательной программы магистратуры по направлению: 16.04.01 Техническая изика код н наименование направлении подготовки 3. ФОРМА ПРОВЕДЕНИЯ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ Вступительные испытания проводятся в письменной форме в соответствии с установленным приемной комиссией МГТУ расписанием. Поступающему предлагается ответить письменно на 10 вопросов и задач билета, расположенных в порядке возрастания трудности и охватывающих содержание разделов и тем программы соответствующих вступительных испьпаний. На ответы по вопросам и задачам билета отводится 210 минут.

Результаты испьпаний оцениваются по стобалльной шкале. Результаты испытаний оглашаются не позднее чем через три рабочих дня. 4. ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ Письменное испытание проводится по программе, базирующейся на основной образовательной программе бакалавриата по направлению 16.04.01 Техническая изика код и наименование направленно подготовки Перечень разделов и тем дисциплины, включенные в письменное испытание ДИСЦИПЛИНА 1.

Прикладная физика 1 Кинематика и динамика материальной точки н системы точек; начало Даламбера и уравнения Ньютона; функция Лагранжа; уравнение Лагранжа; задача двух тел; движение в неинерциальных системах отсчета; силы Кориолиса; уравнение движения твердого тела; гироскопические системы; теория колебаний; главные колебания; характеристические числа; Гамильтонов формализм н метод Гамильтона-Якоби; интегрируемые случаи движения электронов в электрических и магнитных полях;механика сплошных сред; уравнение баланса сил; уравнение Эйлера.

2 Теория цепей; схемотехника; микросхемотехника; процессы в сложных электрических цепях; усиление электрического сигнала; элементы логических схем и цифровых устройств; приборы функциональной электроники; физические основы твердотельной электроники; электронно-дырочный переход; контакт металл-полупроводник; полупроводниковые приборы, устройства„принцип действия, применение; вакуумные электронные приборы; источники электронов, 3 Роль эксперимента в физике; теория эксперимента; цель эксперимента; логика и план эксперимента; качественные и количественные эксперименты; модельные и аналоговые эксперименты; точность, ошибки и погрешности экспериментальных измерений; статистическая обработка результатов измерений; предельные ограничения эксперимента; шумы н флуктуации в измерительных цепях; принципы реализации и контроля качества материалов, изделий и их компонентов; классификация исследуемых объектов и явлений; функциональная связь характеристик исследуемых явлений и внутренних параметров объектов; классификация экспериментальных методов исследования; аппаратура для экспериментальных исследований; сведения об основных типах стандартных измерительных приборов и устройств; информационно-измерительные комплексы; принципы проектирования аппаратуры для экспериментальных исследований; сравнительная характеристика современных методов экспериментальных исследований н основы их применения.

4 Корпускулярно-волновой дуализм материи. Волны де Бройля. Принцип суперпозиции состояний. Вероятностный смысл волновой функции. Статистические ансамбли квантовой механики. Изображение механических величин операторами. Собственные значения и собственные функции операторов и их физический смысл. Квантование собственных значений. Общий метод вычисления вероятностей результатов измерения. Возможность одновременного измерения разных механических величин. Гамнльтониан. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Изменение средних значений физических величин со временем.

Интегралы движения. Стационарные состояния. Нахождение волновых функций нестационарных состояний. Чети ость состояния. Линейный гармонический о сциллятор. Осциллнрующий волновой пакет. Прямоугольная потенциальная яма (стационарные состояния). Свободное движение частицы. Инфинитное движение в поле прямоугольной потенциальной ямы. Основы теории представлений. Матрицы операторов физических величин. Операторы рождения и уничтожения квантов колебаний.

Чистые и смешанные состояния. Понятие матрицы плотности и статистического оператора. Движение в сферически симметричном поле. Представление о квантовых орбитах. Собственный механический и магнитный моменты электрона (спин). Оператор спина. Спиновые функции. Матрицы Паули. Приближенные методы решения задач квантовой механики: теория возмущений, вариационный метод, адиабатическое приближение, квазиклассическое приближение в теории столкновений. Матрица рассеяния. Основные положения теории Томаса — Ферми.

Теория квантовых переходов. Вероятности переходов под влиянием возмущения, зависящего от времени. Переходы под влиянием возмущения„не зависящего от времени. Понятие о квантовой теории процессов релаксации. Многочастичные квантовые системы. Принцип тождественности микрочастиц. Симметричные и антисимметричные состояния. Частицы Бозе и частицы Ферми. Принцип Паули. Волновые функции для систем фермионов и систем бозонов. Основы квантовой статистики. Вторичное квантование для систем фермионов. Представление чисел заполнения для систем невзаимодействующих фермионов при малых энергиях. Вторичное квантование для систем бозонов. Многоэлектронные атомы.

Атом гелия. Приближенная количественная теория атома гелия. Обменная энергия. 5 Основные понятия и исходные положения термодинамики. Термодинамические системы, параметры и равновесие. Исходные положения термодинамики. Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и компоненты. Равновесные и пер авновесные процессы. Внутренняя энергия системы. Работа и теплота. Термические и калорические уравнения состояния. Первое начало термодинамики.

Тепло емкости и теплоты изотермического изменения внешних параметров. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Принцип адиабатной недостижимости и второе начало для неравновесных процессов. Энтропия и термодинамическая температура. Основное уравнение термодинамики для равновесных процессов. Второе начало термодинамики для неравновесных процессов. Цикл Карно и теоремы Карно. Пределы применимости второго начала термодинамики. Третье начало термодинамики. Методы термодинамики: метод круговых процессов, метод термодинамических потенциалов.

Условия равновесия и устойчивости термодинамических систем. Условия равновесия двухфазной однокомпонентной системы. Принцип Ле Шателье— Брауна. Химический потенциал. Экстремальные свойства термодинамических функций. Термодинамические неравенства, Фазовые переходы и критические явления. Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса. Фазовые переходы второго рода. Уравнение Эренфеста. Термодинамика линейных необратимых процессов. Уравнения баланса и законы сохранения. Принцип Кюри. Диссипативные функции Онзаггера. б Классическая теория равновесных состояний.

Равновесный статистический ансамбль. Микроканоническое распределение. Каноническое распределение Гиббса. Связь канонического и микроканоничес кого распределения. Парадокс Гиббса. Теорема о равномерном распределении кинетической энергии по степеням свободы и теорема о вириале. Флуктуации. 7 Основы квантовой статистики. Общие положения квантовой статистики равновесных состояний. Термодинамические функции. Формула Планка для средней энергии осциллятора. Теплоемкость двухатомных газов. Теория теплоемкости твердых тел. Равновесное излучение. Формула Планка. 8 Основные процессы в гетерогенных химико-технологических системах; химическая связь и строение твердых тел; структурные несовершенства и их влияние на свойства материалов; физико-химическая и радиационная технология; процессы разделения н очистки веществ, кристаллизация и стеклование; основные сведения о проводящих резистивных, диэлектрических и магнитных материалов; неупорядоченные системы.

9 Уравнения математической физики; метод Фурье; ортогональные системы функций; ряды Фурье; общие методы решения; теория специальных функций; цилиндрические функции; сферические функции; интегральные преобразования, преобразование Лапласа; преобразование Фурье, Фурье-Бесселя; интегральные уравнения; варнационное исчисление; нахождение характеристических чисел и собственных функций интегрального оператора; уравнение Вольтера и Фредгольма; моделирование физических процессов. Перечень вопросов. К Кинематика и динамика материальной точки и системы точек. Уравнения Ньютона.

2. Функция Лагранжа; уравнение Лагранжа. 3. Задача двух тел. 4. Движение в неинерциальных системах отсчета; силка Кориолиса. 5. Уравнение движения твердого тела; гироскопические системы. 6. Основные положения теории колебаний. 7. Гамильтонов формализм и метод Гамильтона-Якоби. 8. Интегрируемые случаи движения электронов в электрических и магнитных полях. 9. Основные положения механики сплошных сред. 1О. Уравнен ие баланса сил 11. Уравнен ие Эйлера.

12. Основные процессы в гетерогенных химико-технологических системах. 13. Химичес кая связь и строение твердых тел. 14. Стр уктурные несовершенства и их влияние на свойства материалов. 15. Магии тные свойства веществ. 16. Физико-химическаяи радиационная технология.

17. Процессы разделения и очистки вешеств, кристаллизация и стеклование. 18. Основные положения теории цепей. 19, Усиление электрического сигнала 20. Основные элементы логических схем и цифровых устройств 21. Приборы ф ункциональной электроники. 22. Зонная стр уктура полупроводников, металлов и диэлектриков. 23. Основные с войства электронно-дырочного перехода. 24. Контакт металл-полупроводник. 25. Основные полупроводниковые приборы.