ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕН И МЕТАЛУРГИЧЕН УНИВЕРСИТЕТ - София

Код: b417

Наименование: Обща физика и физика на твърдото тяло

Семестър:ІІ и III

Специалности, в които се изучава: материалознание, металургия.

Цели на курса: Физиката е фундаментална наука, която изучава най-общите и най-прости свойства, явления и закономерности в природата. Физиката е основа на техническите науки, чието бурно развитие от своя страна води до усъвършенстване на експерименталните методи за физични изследвания. Голяма част от конвенционалните и авангардни методи за структурен и химичен анализ са съвременни физични методи. Съвкупността от физични понятия, идеи и теории играе определяща роля при изследване на явленията и процесите в областта на химичните технологии и металургията. Физиката и в частност разделите й Квантова механика, Статистическа физика, Термодинамика и Електродинамика, са теоретична основа на съвременната химия и металургия. Курсът по Физика има за цел да запознае студентите с физическата същност на явленията в природата, методите за тяхното изследване, физичните закони и теории и границите на приложението им. Тези познания са необходими, както като основа за натрупване на информация по други дисциплини, така и за изграждане на един модерен научен и практически мироглед в бъдещите инженер-химици и металурзи.

Интердисциплинарни връзки

Ø входящи: Курсът по Физика разширява и задълбочава знанията на студентите по физика, получени в средните училища. За усвояването на материала са необходими основни познания по математика от средното образование и по висша математика, които определят входящите интердисциплинарни връзки на физиката за ХТМУ и изобщо за обучението по физика на инженери.

Ø Изходящи: Насочени са както към други фундаментални дисциплини (Теоретична и приложна механика, Електротехника и Електроника, Изчислителна техника, Топлотехника, Физикохимия, Инструментални методи за анализ, Процеси и апарати, Материалознание и др.), така и към почти всички специализиращи дисциплини в областта на химичните технологии, материалознанието и металургията.

Съдържание на курса:

Ø основни раздели на лекциите

Физика I част

I. Физични основи на механиката. Кинематика и динамика на материална точка. Работа и енергия. Релативистична механика.

II. Трептения и вълни. Хармонично трептение. Затихващи и принудени трептения. Вълни.

III. Молекулна физика. Молекулно-кинетична теория на газовете. Статистическа физика. Явления на пренасяне.

IV. Електростатика. Електростатично поле във вакуум. Диелектрик в електростатично поле.

V. Електромагнетизъм. Постоянен електричен ток. Магнитно поле във вакуум. Действие на магнитното поле върху токове и заряди. Магнитно поле във веществото.

VІ. Вълнова оптика. Интерференция и дифракция на светлината. Поляризация на светлината.

Физика на твърдото тяло (Физика II част)

I. Основи на квантовата механика. Вълнова функция. Уравнение на Шрьодингер. Приложения на стационарното уравнение на Шрьодингер

II. Квантова оптика. Топлинно излъчване. Външен фотоефект. Ефект на Комптън. Рентгеново излъчване. Спонтанно и принудено излъчване. Принцип на действието на лазера.

III. Основи на физиката на твърдото тяло. Модел на свободните електрони. Динамика на кристалната решетка. Основи на зонната теория на твърдо тяло. Контактни явления.

IV. Свойства на твърдите тела. Електрични свойства. Свръхпроводимост на метали и сплави. Магнитни свойства. Оптични свойства.

Ø семинарни и лабораторни занятия и връзките им с лекционния курс

Лабораторните занятия разширяват познанията по физика и са тематично пряко свързани с лекционния курс.Представени са темите на всички налични лабораторни упражнения, като съобразно хорариума се изработват осем от тях. Всяко упражнение е с продължителност 3 часа. Една трета от хорариума за упражнения се използва за решаване на задачи по физика, които са свързани както с лабораторните упражнения, така и със съдържанието на лекционния курс.

Темите на лабораторните упражнения по Физика І-ва част са:

1. Обработване на резултатите от измерванията. Грешки при измерванията.

2. Определяне плътността на твърди тела и течности с пикнометър.

3. Определяне плътността на насипни разтворими вещества с газов обемомер.

4. Опитно изучаване на еластичните деформации. Определяне на модула на Юнг.

5. Опитна проверка на уравнението на Бернули.

6. Определяне на динамичния вискозитет на течности по метода на Стокс.

7. Определяне на средния свободен пробег и ефективния диаметър на молекулите на въздуха.

8. Определяне на коефициента на повърхностно напрежение на течности. Изследване на зависимостта на коефициента на повърхностно напрежение на течности от концентрацията.

9. Определяне отношението Ср/Сv на газове по метода на Клемант-Дезорм.

10. Вътрешно съпротивление на галваничен елемент.

11. Температурен коефициент на съпротивлението на метал.

12. Определяне специфичния заряд на електрона с магнетрон.

13. Рефрактометър на Аббе. Дисперсия.

Темите на решаваните задачи по Физика І-ва част са:

1. Кинематика на материална точка.

2. Динамика на материална точка. Закон за запазване на импулса. Работа и енергия.

3. Трептения и вълни.

4. Закони за идеалните газове. Основно уравнение на молекулно-кинетичната теория на газовете.

5. Електростатика: Закон на Кулон. Интензитет на електричното поле във вакуум. Потенциал на електростатичното поле.

6. Магнитно поле във вакуум. Закон на Био-Савар-Лаплас.

7. Действие на магнитното поле върху токове и заряди. Закон на Ампер. Сила на Лоренц.

8. Интерференция и дифракция на светлината.

Темите на решаваните задачи по Физика І-ва част са:

1. Топлинно излъчване на телата.

2. Външен фотоефект.

3. Ефект на Комптън.

4. Рентгеново излъчване

5. Вълнови свойства на частиците.

6. Топлинни свойства на твърдите тела.

7. Уравнение на Шрьодингер.Квантова Статистика на Ферми-Дирак.

Темите на лабораторните упражнения по Физика на твърдото тяло:

1. Външен фотоефект, фотоклетки.

2. Определяне константата на Планк.

3. Топлинно излъчване на телата. Измерване на температурата с яркостен оптичен пирометър.

4. Електронен микроскоп.

5. Вътрешен фотоефект.

6. Температурна зависимост на съпротивлението на полупроводниците.

7. Определяне на вътрешното съпротивление и градуиране на термодвойка.

8. Получаване на хистерезисна крива на феромагнетик с осцилограф.

9. Определяне коефициента на топлопроводност на твърдо тяло.

Система за кредити. Разпределение на кредитите по видове дейности:

No /код/	Видове дейност за извънаудиторна заетост	кредит
Д.1	Подготовка за колоквиум върху лабораторните упражнения	0,4 к. /задължителен/
Д.3	Подготовка за контролно върху задачи	0,4 к. /задължителен/
Д.4	Подготовка и оформяне на протоколи за изработените упражнения	0,4 к. /задължителен/
Д.7	Подготовка за изпит	0,9 к. /задължителен/
Д.8	Успешно представяне на препитване по лекционния материал през семестъра	0,4 к.
Д.15	Представяне на домашна работа	0,4 к.
Д.20	Разработване и представяне на реферат	0,4 к.
Д.26	Успешно представяне на тест по материала от встъпителния курс	0,4 к.

Учебни пособия:

Издадени от ХТМУ.

1. В.Заячки, П.Девенски, Хр.Каназирски, Физика - записки, изд.”Мартилен”, София 1993.

2. Ръководство за лабораторни упражнения по физика, колектив, изд.”Мартилен”, София, 1994.

3. Сборник от задачи по физика, колектив, изд.”Мартилен”, София, 1994.

4. Встъпителен курс по физика, колектив, изд. Абагар, В. Търново, 2004.

5. И.Георгиева, Записки по Физика на твърдото тяло, София, 1986.

Друга препоръчителна литература.

1. С. Тошев, И.Баев, М.Маринов, Л.Бончев, Физика изд.”Наука и изкуство”, 1987.

2. Д. Джанколи, Физика, т.1, изд. “Мир”, Москва, 1989.

3. И. Савельев, Курс общей физики, т.1, изд.”Наука”, Москва, 1977, т.3, "Наука", Москва, 1987

4. Н. Илков и С. Николов, Физика - І-ва част, ТУ - София, 2004.

5. Р. Файнман, Р. Лейтон, М. Сендс, "Файнманови лекции по физика", т. I, II, III, изд. Народна просвета.

6. М. Борисов, К. Маринова, К. Германова, "Увод във физиката на твърдото тяло", I и II част, "Наука и изкуство", София, 1978.

7. А.Апостолов, "Експериментални методи във физиката на твърдото тяло", "Наука и изкуство", София, 1983.

8. Д. Блеймор,"Физика на твърдото тяло", "Наука и изкуство" , София, 1983.

Електронни помагала от сайта на ХТМУи от Интернет :

С.Недев, Записки по Физика на твърдото тяло, София, 2001:

www.uctm.edu/departments/physics/solid.pdf

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Savelev_t1_1970ru.djvu

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Savelev_t2_1970ru.djvu

http://download.nehudlit.ru/nehudlit/self0003/sivukhin_01_01.rar

http://download.nehudlit.ru/nehudlit/self0003/sivukhin_01_02.rar

http://person.ipr.sci.am/vm/eLibrary/Feynman_Lectures_on_Physics_En/

http://ftp.kinetics.nsc.ru/chichinin/books/kittel2.djv

http://ftp.kinetics.nsc.ru/chichinin/books/Zaiman.djv

http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/

Система за контрол:

Ø Форми:.препитване, изпит, контролно, колоквиум

Ø Методи:

През семестъра се провежда доброволно препитване върху материала от Втъпителния курс по физика по начина, по който се провежда самият изпит. Студентите, получили на препитванията минимална оценка среден (3), в края на семестъра се освобождават на изпита от лекционния материал, включен в препитването (1/3 от въпросите в конспекта).

Във връзка с решаването на задачи по физика и провеждането на лабораторни упражнения, в края на всеки семестър се провежда контролно - върху задачите и колоквиум върху лабораторните упражнения, при което студентите получават две отделни оценки, които се нанасят в студентските книжки.

Ø формиране на оценката:

Средно аритметичната стойност от тези оценки участва с тегло 40% в общата крайна оценка, 60% от която се формират от получената оценка на изпита. По такъв начин, в крайната оценка се включва представянето на студента през семестъра. На изпит не се допуска студент, който не е взел успешно колоквиума.

Поддържане на обратна връзка студенти – преподаватели. /Методики по Системата за осигуряване на качеството на обучението и други начини за обратна връзка, разработвани специализирано за курса/...............................................

АНКЕТА за студентите от І-ви курс ХТМУ

1. Какво училище сте завършили? а) обикновена гимназия (паралелка); б) математическа гимназия (паралелка); в) езикова гимназия (паралелка); г) профилирана гимназия; д) друго училище (музикално, спортно и др.)

2. Колко години сте изучавали физика в училище? (включително седми клас): 5, 4, 3, 2.

3. По колко часа седмично сте изучавали химия,физика и математика в ХІ и ХІІ клас? 1, 2, 3, 4

4. Правили ли сте лабораторни упражнения по физика в училище ? да, не

5. Решавали ли сте задачи по физика в училище? да, не

6. Как оценявате общо подготовката си по физика от училище?

7. Как оценявате начина на провеждане на встъпителния курс по физика?

Съгласно Закона за висшето образование и Решение на Академичния съвет изпитът по физика е писмен. Той се провежда по потоци, като по-големите от тях се разделят на части. Въпросите, които се задават на студентите на изпита, са разделени на две групи. Първата група включва 5 въпроса, които изискват кратки отговори и които показват дали студентът знае смисъла на основните физични величини и закони. При правилен отговор на всеки такъв въпрос, студентът получава до 2 точки. Втората група се състои от 2 въпроса, които изискват студентът да има по-задълбочени познания и да е в състояние да излага физични теории и да извежда физични формули. За правилен отговор на всеки въпрос от тази група студентът получава до 5 точки. Оценката на изпита се определя по следната скала: 10¸12 точки – среден (3); 13¸15 точки – добър (4); 16¸18 точки – мн. добър (5); 19¸20 точки – отличен (6).

Забележка: Задължително името на файла трябва да бъде идентично с кода на дисциплината.