Кафедра физики атмосферы

Кафедра физики атмосферы

  • Программа 510408/13 «Физические процессы в атмосферах планет»
  • Программа 510408/36 «Мониторинг окружающей среды»

Кафедра оптики

Кафедра оптики

  • Программа 510412/06 «Физическая оптика и лазеры»
  • Программа 510402/39 «Атомная и молекулярная физика»
  • Программа 510405/07 «Физика и химия плазмы»

Кафедра общей физики №1

Кафедра общей физики N1

  • Программа 510412/02 «Физика лазеров и взаимодействие импульсного оптического излучения с веществом»
  • Программа 510412/05 «Сверхбыстрые процессы в лазерной физике»
  • Программа 510412/08 «Когерентная оптика»
  • Программа 510412/09 «Квантово-статистическая оптика»

Кафедра молекулярной спектроскопии

Кафедра молекулярной спектроскопии

  • Программа 510402/12 «Спектроскопия систем с сильными межмолекулярными взаимодействиями»
  • Программа 51412/17«Спектроскопия и лазерная физика молекул»

Кафедра квантовых магнитных явлений

Кафедра квантовых магнитных явлений

  • Программа 510403/27 «Магнитный резонанс. Физические аспекты и приложения»
  • Программа 510424 /34 «Томографические технологии в современной медицинской диагностике»

Компьютерные технологии в науке и образовании

Компьютерные технологии

Лектор: проф. Воронцов-Вельяминов П. Н.

  1. Введение. Соотношение между аналитической теорией, физическим экспериментом и численным экспериментом. Вычислительная физика. Роль ЭВМ, их характеристики — оперативная и внешняя память, быстродействие, надежность. Мат. обеспечение — языки программирования. Ввод и вывод информации. Поколения ЭВМ. Супер и мини ЭВМ . Персональные компьютеры. Матричные процессоры. Сети ЭВМ и информационные сети. Специализированные процессоры для численных экспериментов.
  2. Мат. эксперимент динамического и стохастического типа (молекулярная динамика и Монте-Карло). Метод МК для расчета интегралов. Оценка погрешности выборочного среднего. Метод существенной выборки.
  3. Основы термодинамики. Термодинамические величины: объем, давление, температура.Уравнение состояния. Внутренняя энергия, работа, тепло. Первое начало термодинамики. Второе начало. Энтропия. Равенство ( неравенство ) Клаузиуса. Термодинамические потенциалы, характеристические переменные. Термодинамические равенства и неравенства.
  4. Основы равновесной статистической механики. Микро- и макро-состояния. Ансамбли (микроканонический, канонический, большой канонический). Энергетический спектр и плотность состояний макросистемы. Статистическая энтропия. Тепловое равновесие и температура, материальное равновесие и хим. потенциал. Каноническое и другие распределения. Статсуммы. Переход к классическим статинтегралам. Связь с термодинамикой.
  5. Проблема вычисления конфигурационных средних в классической стат. механике и метод Монте-Карло. Реализация существенной выборки с помощью аппарата марковских цепей. Переходные вероятности.
  6. Метод Монте-Карло в статистической механике, методические вопросы: малое число частиц и моделирование микросистем (периодические граничные условия). Проблема учета дальних взаимодействий. Начальная релаксация и усреднение. Свободные параметры цепи и их оптимальный выбор. Статистическая и систематическая погрешности.
  7. Величины, вычисляемые методом МК (канонический и другие ансамбли): внутренняя энергия ,уравнение состояния, термические коэффициенты (теплоемкость ,сжимаемость). Бинарная функция распределения.
  8. Моделирование молекул с внутренними степенями свободы. Метод МД для цепных молекул с жесткими связями(метод уравнений Лагранжа1-города). Полимеры в растворе и метод Броуновской динамики. Микродинамика белков.
  9. Метод МД с постоянной температурой и постоянными Т и Р (метод Нозе — Хувера).
  10. Метод МК — молекулярного поля для полиэлектролита.
  11. Гиббсовский ансамбль для моделирования фазовых равновесий газ — жидкость.
  12. Моделирование ограниченных систем: кластеры, тонкие слои, микрофазы в порах. Граничные условия.

Литература:

  1. К Биндер Методы Монте-Карло в статистической физике, Мир, М.,1982.
  2. Д.В.Хеерман Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике, Наука, М.,1990.
  3. Х. Гулд, Я. Тобочник Компьютерное моделирование в физике, ч.1,ч.2, Мир, М.,1990.
  4. Физика простых жидкостей, ч.2,гл.14, М.,1971.
  5. Н.П. Бусленко, Д.Н.Голенко, И.М.Соболь, В.Г.Срагович, Ю.А.Шрейдер Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло), М.,1962.
  6. И.С.Фишер Статистическая теория жидкостей, М.,1961.
  7. M.P. Allen, D. I. Tildesley Сomputer Simulation of Liquids. Clarendon Press. Oxford. 1987

История физики

История физики (32 часа)

1. Периодизация истории физики

2. Физические учения в странах античной греко-римской культуры. Роль античной науки. Античный эксперимент. Основные античные учения о материи (Левкипп-Демокрит-Эпикур, Платон, Аристотель). Античная механика, акустика, оптика (Аристотель, Архимед, Евклид, Птолемей). Проблема движения у Аристотеля.

3. Развитие физичесих учений в средние века — тематика и основные достижения. Теория импетуса.

4. Научная революция XVI — XVII. Коперник, Бруно, В.Гильберт, Кеплер, Галлилей, Гюйгенс, Лейбниц.

5. Механика Галлилея

6. Физика Декарта

7. Ньютон — построение теоретического фундамента классической физики. «Начала…» и их значение

8. Оптика Ньютона и оптика Гюйгенса

9. Очерк развити оснвных идей классической механики (Эйлер, Мопертюи, Даламбер, Лагранж, Пуассон, Гамильтон, Якоби, Герц, Ляпунов, Ковалевская, С.Ли. Э.Неттер, Пуанкаре)

10. Очерк развития основных идей классической оптики (XVIII в., переворот в оптике 1800—1835 гг, открытие спектроскопии)

11. Очерк развития идей теории теплоты — температура, количество теплоты, теория теплорода и ее достижения, возникновение термодинамики, возникновение статистической физики (Фаренгейт, Цельсий, Реомюр, Блэк, Ломоносов, Рихман, Фурье, Карно, Майер, Джоуль, Ленц, Гельмгольц, Клаузиус, Максвелл, Гиббс, Больцман).

12. Очерк развития основных идей электродинамики (Кулон, Гальвани, Вольта, Ампер, Ом, Био, Савар, Фарадей, Ленц, Максвелл, Герц). Электромагнитная природа света

13. История основных идей квантовой физики (Планк, Эйнштейн, Резерфорд, Бор, де-Бройль, Гейзенберг, Шредингер, Дирак, Паули)

14. Физика в Петербургском университете (1724—1766, 1819—1917): М.В.Ломоносов, Н.П.Щеглов, Э.Х.Ленц, Ф.Ф.Петрушевский, Д.И.Менделеев, О.Д.Хвольсон, И.И.Боргман, Д.С.Рождественский. Физика в университете после 1917 г..

Литература

1. Я.Г.Дорфман «Всемирная история физики…» т.1,2, Наука, М 1974—1979.

2. П.С.Кудрявцев «История физики» т.1—3, М 1956—1971

3. М.Лауэ «История физики» М 1956

4. С.Э.Фриш «Сквозь призму времени» Изд.полит.лит-ры, М 1992

План подготовки магистров

План подготовки магистров

N пп

Наименование дисциплины

Распределение по семестрам

ЧАСОВ

Распределение аудиторной нагрузки по курсам и семестрам

ЧАСОВ В НЕДЕЛЮ

эк- за- ме- нов

за- че- тов

Курс. работы

Тру- до- ем- ко- сть

Аудиторных занятий

Сам. ра- бота

по спе- циа- лиза- ции

по дис- цип- лине

Лек- ций

Лаб. рабо- ты

Практ. заня- тий

Се- ми- на- ры

Все- го

5 курс

6 курс

7 курс

Семестр

Кол- во недель

9

16

10

16

11

16

12

16

13

18

ДНМ

Дисциплины направления
 

Федеральный компонент

        

800

144

64

144

  

352

448

10

10

2

    

ДНМ.01

Современные проблемы физики

  

10

    

150

32

32

    

64

86

2

2

      

ДНМ.02

История физики

  

10

    

80

32

32

    

64

16

2

2

      

ДНМ.03

Философские вопросы физики

  

11

    

120

48

  

16

  

64

56

  

2

2

    

ДНМ.04

Иностранный язык в сфере професс. коммуникации

10

      

250

    

128

  

128

122

4

4

      

ДНМ.05

Компьютерные технологии в науке и образовании

  

9

    

200

    

32

  

32

168

2

        
 

Национально-региональный (вузовский) компонент

        

300

80

  

32

  

112

188

3

4

      

ДНМ.06

НИТ в работе с научной литературой по специализации

  

10

    

150

    

32

  

32

118

  

2

      

ДНМ.07

Дисциплины по выбору

9,10

      

150

80

      

80

70

3

2

      
 

Всего:

        

1100

224

64

176

  

464

636

13

14

2

    

Приложения:

1.Дисциплины по выбору

Условный код дисциплины

Перечень дисциплин

 

ГСЭ.В.00 Общие гуманитарные и социально- экономические дисциплины по выбору

ГСЭ.В.01

Иностранные языки: немецкий; французский

ГСЭ.В.02

Основы психоаналитической педагогики

ГСЭ.В.03

Основы соционики

ГСЭ.В.04

Русская литература

ГСЭ.В.05

Принципы музыкального мышления

ГСЭ.В.06

Нейросетевые технологии в финансах. Методы нелинейной динамики и теории хаоса в экономике и финансах

ГСЭ.В.07

Дополнительные главы экономики

ГСЭ.В.08

Дополнительные главы философии

 

ЕН.В.00 Математические и общие естественнонаучные дисциплины по выбору

ЕН.В.01

Физическая экология

ЕН.В.02

Современные проблемы химии

ЕН.В.03

Современные проблемы биофизики

ЕН.В.04

Неорганическая химия

ЕН.В.05

Органическая химия

ЕН.В.06

Физические основы радиоэлектроники II

ЕН.В.07

Архитектура ЭВМ. Современные языки программирования

ЕН.В.08

Биоакустика

ЕН.В.09

Астрофизика

ЕН.В.10

Основы биологии

ЕН.В.11

Космология и элементарные частицы

 

ОПД.В.00 Общепрофессиональные дисциплины по выбору

ОПД.В.00

Современные проблемы физики

ОПД.В.01

Дополнительные главы общей физики

 

СД. В.00 Специальные дисциплины по выбору

СД. В.01
 

Введение в информатику.
 

Дополнительные главы линейной алгебры
 

Введение в методы математической статистики
  ….Ядерный магнитный резонанс (введение, основной курс)
 

Введение в общую биологию
 

Введение в молекулярную биофизику
 

Молекулярная спектроскопия
 

Современные проблемы физики твердого тела. Физика кристаллов
 

Физика полупроводников и физические основы полупроводниковой электроники. Физика кристаллов
 

Современные проблемы электроники твердого тела. Физика кристаллов
 

Введение в фотонику. Современный эксперимент в фотофизике
 

Введение в оптику твердого тела. Физика фононов. Электрические и магнитные свойства кристаллов
 

Введение в физику ультразвука. Физика фононов. Электрические и магнитные свойства кристаллов
 

Гравитационное и магнитное поля Земли
 

Теория функций и функциональный анализ
 

Геометрия многообразий. Теория групп
 

Асимптотические методы для обыкновенных дифференциальных уравнений
 

Основы физики молекул. Теория групп и ее применение к многоэлектронным системам (на англ. языке)
 

Основные свойства атомных ядер. Детекторы излучений и ядерная электроника
 

Введение в специализацию. Лазеры и самоорганизация в оптических системах.
 

Введение в специализацию. Основы физики плазмы.
 

Введение в квантовую механику. Спец. главы квантовой механики
 

Введение в радиофизику. Высокочастотная электродинамика
 

Введение в теоретическую атмосферную оптику
 

Введение в специальность. Основы генерации. Физика газовых лазеров
 

Введение в статистическую физику
 

Теория относительности и гравитация
 

Элементы теории групп
 

Теория групп
 

Введение в физику полимеров и жидких кристаллов
 

Молекулярная статистика и термодинамика полимеров
 

Теория вероятностей

СД. В.02
 

Применение ЭВМ в эксперименте.
 

Атомные и молекулярные процессы I
 

Основы квантовой радиофизики
 

Молекулярная оптика
 

Физика полупроводников
 

Химическая связь и строение молекул
 

Симметрия молекул и кристаллов
 

Локальные состояния в твердом теле
 

Основы физики космической плазмы
 

Линейные операторы
 

Пространственно- временной лучевой метод
 

Введение в атомную и молекулярную спектроскопию
 

Структура атомных ядер
 

Оптические методы в современном физическом эксперименте
 

Теория атома I
 

Теория сигналов
 

Динамика атмосферы
 

Атомная и молекулярная спектроскопия
 

Методы проектирующих операторов в статистической физике
 

Физика элементарных частиц
 

Оптика когерентного излучения в линейных системах
 

Молекулярная гидродинамика полимеров.
 

Поляризационная оптика анизотропных систем
 

Методы спектроскопии
 

Цифровая обработка изображений

СД.В.03
 

Физика внутриатомных процессов в твердых телах
 

Информационные сети. Компьютерная графика
 

Экспериментальные методы квантовой радиофизики
 

Биоорганическая химия
 

Электрокинетика дисперсных систем
 

Процессы переноса энергии и заряда
 

Физика разупорядоченных сред. Техника и компьютеризация оптического эксперимента
 

Общая акустика. Методы спектроскопии I 
 

Техника спектроскопии и компьютеризации оптической спектроскопии
 

Геоэлектрика
 

Группы и алгебры Ли
 

Римановы поверхности и эллиптические функции
 

Электронная структура молекул
 

Взаимодействие излучений с веществом. Экспериментальные методы ядерной физики
 

Атомная спектроскопия
 

Оптоэлектроника
 

Теория групп в квантовой механике
 

Нелинейные колебания и волны
 

Физические основы дистанционных методов зондирования атмосферы
 

Оптическая спектроскопия высокого разрешения. Оптоэлектроника
 

Методы математического эксперимента
 

Диаграммные методы в статистической физике
 

Теория групп и элементарные частицы
 

Электрооптика растворов
 

Электрические и оптические свойства жидкостей и растворов
 

Распространение электромагнитных волн СВЧ диапазона в периодических структурах
 

Биоакустика

СД. В.04
 

Физическая электроника
 

Атомные и молекулярные процессы II
 

Квантовая электроника
 

Статистика макромолекул
 

Физика конденсированного состояния
 

Молекулярная спектроскопия
 

Оптическая спектроскопия конденсированных сред
 

Физическая механика сплошных сред
 

Основы сейсмологии. Элементы динамической теории упругости
 

Спектральная теория линейных операторов
 

Специальные главы математической физики
 

Электронные спектры молекул
 

Ядерные реакции
 

Оптические и лазерные методы исследования плазмы
 

Современные методы диагностики плазмы
 

Теория столкновений I
 

Газодинамика
 

Теория антенн
 

Физико- химическая гидродинамика
 

Химическая аэрономия
 

Оптика твердого тела
 

Основы теории нуклеации
 

Квантовая теория рассеяния
 

Теория групп в спектроскопии
 

Квантовая радиоэлектроника
 

Голография. Нелинейная оптика
 

Кинетика и механизма газофазных реакций
 

Физика полупроводников I
 

Введение в кинетическую теорию газов
 

Электрооптика
 

Статистика макромолекул
 

Молекулярная оптика полимеров
 

Основы физики жидких кристаллов
 

Классические задачи теории дифракции
   

СД. В.05
 

Физические основы твердотельной электроники
 

Планирование эксперимента. Статистическое моделирование
 

Физика конденсированных сред
 

Молекулярная биофизика
 

Биохимия
 

Оптика твердого тела
 

Электрические свойства полупроводников
 

Ультраакустика
 

Основы физики Солнца
 

Пространства Соболева и их приложения
 

Метод канонического оператора
 

Экспериментальная спектроскопия
 

Альфа-, бета- и гамма- процессы. Нейтронная физика
 

Кинетика заряженных частиц плазмы
 

Элементарные процессы и спектроскопия плазмы
 

Теория твердого тела I
 

Теория твердого тела (статфизика)
 

Распространение электромагнитных волн в плазме
 

Линейная акустика
 

Основы нелинейной оптики. Импульсные лазеры
 

Физика облаков и аэрозолей
 

Квантовая электродинамика
 

Физ. методы определения мол.весов и МВР полимеров. Механические свойства полимеров
 

Физика конденсированного состояния
 

Радиоспектроскопия твердого тела
 

Оптическая спектроскопия высокого разрешения
 

Физика жидкого состояния

2.Факультативные дисциплины

Условный код дисциплины

Перечень дисциплин

ФТД.02
 

Основы информатики I
 

Компьютерные технологии I
 

Введение в биофизику
 

Макроэкономика

ФТД.03
 

История Санкт-Петербурга
  Основы информатики II 
 

Компьютерные технологии II
 

Микроэкономика
 

Основы молекулярной биологии и генетики
 

Лабораторный практикум по биологическим методам
 

Топология
 

Дополнительные главы термодинамики

ФТД.04
 

Компьютерные технологии III
 

Математика финансовых деривативов
 

Теория рисков
 

Основы биохимии

ФТД.05
 

Компьютерные технологии IV
 

Теория катастроф

ФТД.06
 

Основы теории линейных операторов
 

Качественная теория дифференциальных уравнений и динамических систем
 

Гамильтоновы системы со связями

ФТД.07
 

Методы компьютерной обработки сигналов при физических измерениях
 

Оптимальные методы выделения сигналов на фоне шумов
 

Классическая теория поля