ПРОГРАММА ЛЕКЦИОННОГО КУРСА «СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА»

ПРОГРАММА
ЛЕКЦИОННОГО КУРСА
«СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА»
Составитель :
…………………………………д.х.н., профессор К.В.Боженко
Темы лекций
1. Статистическая термодинамика и ее роль в исследовании строения
вещества. Динамическая и статистическая закономерность. Строение
атомов и молекул, как основа изучения строения вещества. Схемы РасселСаундерса и j-j-связи сложения орбитального и спинового моментов.
Понятие терма, термы Рассел-Саундерса.
2. Двухатомные молекулы, правило сложения их орбитального и спинового
моментов. Запись термов двухатомных молекул.
3. Геометрическая конфигурация и вращение молекул. Энергия вращения
двухатомной молекулы в квантовой механике. Вращение многоатомных
молекул, классификация по симметрии на основании моментов инерции
(различные типы волчков). Энергия вращения многоатомных молекул в
классической и квантовой механике.
4. Колебания атомов в двухатомных и многоатомных молекулах. Энергия
квантового гармонического и ангармонического осцилляторов. Решения
уравнений Лагранжа для колебаний многоатомных молекул. Нормальные
координаты.
5. Магнитные свойства молекул. Диамагнетизм атомов и молекул, формула
Ланжевена. Парамагнетизм, закон Кюри. Спиновый и орбитальный
магнетизм атомов. Нормальный и аномальный эффект Зеемана.
6. Основные
понятия
статистической
термодинамики.
Функция
статистического распределения. Среднее значение физической величины.
Статистический ансамбль (метод Гиббса). Флуктуации. Теорема Лиувилля.
7. Метод Больцмана. Термодинамическая вероятность. Закон распределения
Больцмана. Свойства функции распределения. Микроканонический и
канонический ансамбль.
8. Квантово- механическая модель вещества. Статистика Ферми-Дирака и
Бозе-Эйнштейна. Принцип детального равновесия и неразличимости
частиц. Единица объема фазового пространства. Каноническое
распределение Гиббса в квантовой модели вещества. Сумма по состояниям
и фазовый интеграл.
9. Открытые системы. Большое каноническое распределение. Молекулярностатистическое обоснование термодинамики. Постулаты связи. Закрытые
системы: статистические аналоги работы и теплоты. Аналог энтропии.
Статистические выражения для термодинамических функций закрытых
систем.
10. Большой канонический ансамбль. Статистические выражения для
термодинамических функций открытых систем, их выражения через
большую статистическую сумму.
11.Идеальные газы. Уравнение состояния идеального газа. Термодинамические
функции
идеального
газа.
Приближение
Борна-Оппенгеймера.
Статистическая сумма по состояниям атома. Статистическая сумма по
состояниям двухатомных и многоатомных молекул для колебательного и
вращательного движений.
12.Реальные газы. Силы межмолекулярного взаимодействия. Вывод
вириального уравнения состояния реального газа с помощью большого
канонического ансамбля. Термодинамические функции реального газа.
Модельные потенциалы.
13.Строение конденсированных фаз. Жидкость. Метод молекулярных функций
распределения. S-частичная видовая и коррелятивная функции
распределения. Калорическое уравнение состояния жидкости.
14.Твердые тела. Дефекты в кристаллах. Дефекты по Шоттки, Френкелю,
внедрения и замещения. Макродефекты. Дислокации. Колебания атомов в
кристаллах. Квантовая теория теплоемкости твердых тел Эйнштейна и
Дебая.
15.Электронные состояния в твердых телах. Зонная теория кристаллов.
Теорема Блоха. Оператор трансляции. Уравнение Шредингера для твердых
тел. Зоны Бриллюэна.
16.Зонная модель твердого тела. Металлы, полупроводники и диэлектрики.
Приведенная масса. Энергия
Ферми. Электроны в металлах и
полупроводниках.
Рекомендуемая литература
1. В.Д.Ягодовский «Статистическая термодинамика в физической химии», М.
, Бином. Лаборатория знаний. 2005.
2. Смирнова Н.А. Методы статистической термодинамики в физической
химии. М., Высшая школа, 1973.
3. Киттель Ч. Элементарная физика твердого тела. М. Наука , 1965.
4. Полторак О.М. Лекции по химической термодинамике. Высшая школа, М.,
1971.
5. Рейф Ф. Статистическая физика (Берклиевский курс физики. т.5. Наука, М. ,
1972.
6. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. Высшая школа, М., 1981.
7. Савельев И.В. Курс общей физики. т.3. Наука, М., 1979.
8. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. Изд. МГУ, 1976.
9. Стильбанс Л.С. Физика полупроводников. Наука, М., 1967.