1. Мета і задачі курсу “Кристалофізика” – дати систематичний опис фізичних властивостей кристалів у тензорному варіанті. При цьому кристал розглядається як однофазне безперервне середовище з урахуванням симетрії й анізотропії. Математичний апарат, використовуваний у цьому курсі, заснований на тензорному аналізі, дозволяє вивчити особливості, що є загальними для різних властивостей кристалів.
Міждисциплінарні зв’язки. Навчальна дисципліна «Кристалофізика» базується на вивченні таких дисциплін, як: «Загальна та теоретична фізика», «Фізика твердого тіла», «Основи наукових досліджень» «Математичний аналіз».
2. Компетенції, що формуються під час вивчення дисципліни:
Здатність застосовувати набуті знання в практичних ситуаціях. Здатність використовувати системні знання з фізики. Здатність аналізувати предметні задачі, розглядати різні способи їх розв’язування. Здатність застосувати основні теоретичні положення фізики, на рівні, необхідному для досягнення інших результатів освітньої програми. Здатність продемонструвати та застосувати знання з фізики. Здатність виокремлювати компоненти професійних задач, пояснювати їх взаємозв’язки та розробляти, пропонувати різні шляхи розв’язування задачі. Здатність формувати ціннісний аспект фізико-технологічних знань, координувати їх емоційне сприйняття студентами, розробляти і пропонувати різні форми та види виховання позитивного ставлення до засвоєння їх основ та методів.
3. Зміст навчальної дисципліни за модулями та темами:
Модуль 1. Математичні основи кристалофізики.
Тема 1. Скаляри, вектори, тензори 1-4 рангу. Запис з індексами підсумовування.
Тема 2. Матриця перетворювання. Закони перетворювання: координат точки, компонент вектора, компонент тензора довільного рангу.
Тема 3. Вплив симетрії кристалів на анізотропію фізичних властивостей. Елементи симетрії. Точкові групи симетрії. Принцип Неймана.
Тема 4. Фізичні властивості, які описуються тензором першого рангу. Піроелектрики.
Тема 5. Оптичні властивості кристалів. Анізотропія показника заломлення світла. Ефект двопроменевого заломлення світла. Оптична індикатриса. Вплив симетрії кристалів на оптичні властивості. Приклади.
Модуль 2. Фізичні властивості кристалів.
Тема 1. Магнітні властивості кристалів. Сили та моменти сил, які діють на кристал в однорідному та неоднорідному магнітному полі.
Тема 2. Електрична поляризація кристалів.
Тема 3. Тензор механічного напруження. Типи напруженого стану. Однорідне та неоднорідне напруження. Нормальні та тангенціальні компоненти тензора напруження. Конкретні приклади. Обчислювання максимальних, мінімальних та середніх значень напруження.
Тема 4. Тензор деформацій. Вплив симетрії кристалу. Узагальнення для неоднорідної деформації. Тензор теплового розширення.
Тема 5. Пьєзоелектрики. Тензор третього рангу. Використання матричного описання. Зменшення числа пьєзомодулів з врахуванням симетрії кристалу.
Тема 6. Пружність. Матричне описання. Зменшення числа пружних модулів у зв’язку з врахуванням симетрії кристалу. Закон Гука.
Тема 7. Процеси переносу. Теплопровідність. Тензори теплопровідності та теплового супротиву. Окремі види стаціонарного теплового потоку. Загальна задача стаціонарного теплового потоку. Тепловий потік від точкового джерела.
4. Обсяг вивчення навчальної дисципліни: 4 кредити ЄКТС, всього 120годин, з них 40 годин аудиторної роботи: та 80 годин самостійної роботи.
5. Форма семестрового контролю: екзамен.
6. Викладачі: Оптасюк Сергій Васильович, кандидат фізико-математичних наук, доцент.
7. Перелік основної літератури:
- Бойко Ю.І., Методичний посібник до вивчення курсу «Кристалофізика», Харків, 1990, 62 с.
- Глосковська Н.К., Основи кристалофізики (методичний посібник), Київ, 1992, 78 с.
- Переломова Н.В., Тагиева М.М., Задачник по кристаллофизике, Москва, «Наука», 1972, 189 с.
- Най Дж., Физические свойства кристаллов, Москва, «Мир», 1967, 376 с.
- Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П., Основы кристаллофизики, Москва, «Наука», 1970, 800 с.
- Шубников А.В., Флинт Е.Е., Бокий Г.Б., Основы кристаллографии, Москва, «Наука», 1961, 302 с.