Физика. Теоретический минимум

Курс «Физика. Теоретический минимум» состоит из пяти модулей, изложенных в последовательности, которая лежит в основе так называемого «минимума по теоретической физике» : 1. Модуль «Классическая механика» содержит базовые сведения по курсу классической механики. Мы начнем с изучения основных понятий классической механики: обобщенных координат и скоростей, функции Лагранжа, интегралов движения. Далее мы научимся решать задачу двух тел, которая позволяет описать движение планет и звезд, и познакомимся с законами Кеплера. В третьем уроке мы рассмотрим классический подход для описания колебаний в физических системах: мы начнем с простейшей задачи о колебании математического маятника и закончим расчетом спектра колебаний сложных молекул. И наконец, в последнем уроке мы познакомимся с формализмом функции Гамильтона, который поможет вам в освоении последующих модулей курса. 2. Модуль «Электродинамика» посвящен изучению основ электродинамики. Мы начнем с изучения понятий электрического и магнитного поля, обсудим их свойства и введем уравнения, которым они подчиняются - уравнения Максвелла. В первых двух уроках рассматриваются статические электрические и магнитные поля. Третий и четвертый урок посвящен изучению электромагнитных волн. Вы узнаете об основных свойствах электромагнитных волн, о том как они излучаются и распространяются. 3. Модуль «Квантовая механика» посвящен изучению основ квантовой физики. Мы обсудим эксперименты, которые привели к созданию квантовой механики, а также рассмотрим аппарат волновой функции, как основного инструмента для описания физики микрочастиц. Мы научимся формулировать классические задачи на языке квантовой механики, а также построим решения наиболее ключевых из них. 4. Модуль «Статистическая физика» научит предсказывать макроскопические свойства вещества, опираясь на основные (минимальные) знания о частицах, из которых оно состоит. Мы опишем аппарат статистической физики для квантовых систем, а затем, в качестве важного примера, рассмотрим классический предел, и обсудим некоторые свойства классического идеального газа. Во второй половине модуля мы подробно поговорим о свойствах квантовых газов и о существенных различиях между фермионными и бозонными газами — например, между газом из электронов и газом из фононов. Полученные знания будут использоваться в следующем модуле. 5. Модуль «Введение в теорию полупроводников» содержит самый минимум сведений, необходимых для изучения теории твердых тел. Во-первых, мы узнаем, в чем же заключается ключевая особенность кристаллов и познакомимся с методами теории симметрии в применении к полупроводникам. Далее речь пойдет об энергетическом спектре полупроводников — оказывается, что движение электронов в кристалле во многом схоже с движением электрона в свободном пространстве. Мы познакомимся с разрешенными и запрещенными энергетическими зонами в полупроводниках, узнаем, почему многие свойства полупроводника определяются не только электронами, но и дырками. Последний урок модуля содержит сжатый обзор нескольких физических эффектов в полупроводниках, которые важны и для фундаментальной физики, и для работы полупроводниковых приборов.