Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Програма кандидатських іспитів зі спеціальності "надпровідність" (01. 04. 22)

Скачати 61.53 Kb.

Програма кандидатських іспитів зі спеціальності "надпровідність" (01. 04. 22)




Скачати 61.53 Kb.
Дата конвертації03.04.2017
Розмір61.53 Kb.
ТипПрограма

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ТИПОВА ПРОГРАМА КАНДИДАТСЬКОГО ІСПИТУ ІЗ СПЕЦІАЛЬНОСТІ 01.04.22 - НАДПРОВІДНІСТЬ

КИЇВ, 1998

ПРОГРАМА


кандидатських іспитів зі спеціальності

"НАДПРОВІДНІСТЬ"


(01.04.22)

1. Відкриття надпровідності. Нульовий опір надпровідників нижче критичної температури Тс і незгасаючі струми в експериментах Г.

Критична температура Крит́ична температ́ура - така температура, при якій густина і тиск насиченої пари стають максимальними, а густина рідини, що перебуває у динамічній рівновазі з парою, стає мінімальною. При температурі, вищій за критичну температуру газу, його неможливо сконденсувати при жодному тиску.
Камерлінг-Оннеса. Ефект Мейснера - Оксенфельда. Абсолютний діамагнетизм надпровідників. Критичне магнітне поле Нc і критичний струм Іс. Правило Сілсбі. Проміжний стан надпровідників І роду в магнітному полі.
Ефект Мейснера - це явище швидкого затухання магнітного поля в надпровіднику.
Магнітне поле Магні́тне по́ле - складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.



  1. Відкриття надпровідників II роду (фаза Шубнікова). Нижнє Нс1(Т) і верхнє Нс2{Т) критичні магнітні поля у надпровідниках ІІ-роду. Змішаний стан. Магнітні властивості і фазові переходи в магнітному полі для надпровідників І і II роду.

  2. Феноменологічний опис надпровідників. Рівняння Лондонов. Квантування магнітного потоку. Теорія Гінзбурга - Ландау. Два характерних масштаби в надпровідниках: довжина когерентності ξ(Т), і глибина проникнення магнітного поля λ(Т). Енергія межі розділу нормальної і надпровідної фази в надпровідниках І і II роду. Ефект близькості. Третє (поверхневе) критичне поле Нс3(Т). Нелокальна електродинаміка надпровідників 1 роду (теорія Піпарда). Тонка плівка в магнітному полі.
    То́нка плі́вка - фізичний термін, який означає шар матеріалу, товщиною від кількох нанометрів до кількох мікрон.
    Струм розпарювання.

  3. Електродинаміка надпровідників II роду. Вихори Абрикосова. Взаємодія вихорів. Сила Лоренца. Вихорова гратка і вихоровий (змішаний) стан. Поверхневий бар'єр Біна - Лівінгстона. Основні механізми пінінга вихорів. Критичний струм неідеальних надпровідників II роду в магнітному полі. Модель. критичного стану. Одночастинковий і колективний пінінг вихорів. Способи підсумовування елементарних сил пінінга. Модулі пружності вихорової ґратки: Резистивний стан надпровідників II роду.
    Си́ла Ло́ренца - сила, що діє на рухомий електричний заряд, який перебуває у електромагнітному полі.
    Мо́дулі пру́жності - фізичні характеристики твердотільних речовин, якими визначається величина механічних напружень при пружній деформації.
    В'язка течія вихорів під дією сили Лоренца. Термоактивований рух вихорів. Крип магнітного потоку. Релаксація магнітного моменту надпровідника і опір в режимі крипу. Центри і лінії просковзування фази.

5. Термодинамічні властивості надпровідників. Енергія основного стану надпровідників нижче Тс. Фазові переходи І і II роду з нормального в надпровідний стан.
Магнітний момент - векторна величина, що характеризує взаємодію тіла з магнітним полем. Найпростішою фізичною системою, що має магнітний момент є елементарне коло електричного струму. Магнітний момент атома визначається рухом електронів довкола ядра (орбітальний момент), спіном електронів і магнітним моментом атомного ядра.
Надпровідність Надпрові́дність - квантове явище протікання електричного струму у твердому тілі без втрат, тобто при строго нульовому електричному опорі тіла. Явище надпровідності було відкрито в 1911 році голландським науковцем Камерлінґ-Оннесом, лауреатом Нобелівської премії 1913 року.
Теплоємність надпровідника. Стрибок теплоємності в точці Т = Тс. Термодинамічне критичне поле Нс. Роль флуктуацій в околі Тс, Парамагнітне обмеження верхнього критичного поля Нс2.

6. Основи мікроскопічної теорії надпровідності. Феномен Купера. Куперівські пари .

Ку́перівська па́ра - квазічастинка, зв'язаний стан двох електронів у кристалі, що виникає в умовах слабкого притягання, зумовленого взаємодією з іншими збудженнями, зокрема коливаннями кристалічної ґратки.
Модель БКШ. Роль електрон-фононної і кулонівської взаємодії в ефекті куперівського зпарювання. Енергетична щілина Δ в спектрі квазічастинок. Залежність Δ від температури. Критична температура надпровідника Тс. Ізотопічний ефект.
Ізотопічний ефект (англ. isotope effect, рос. изотопический эффект) - фізичне явище в багатьох низькотемпературних надпровідниках, яке полягає в залежності критичної температури від маси ізотопу. Ефект було відкрито незалежно Емануелем Максвелом та Чарльзом Рейнольдсом в 1950 році.
Метод канонічних перетворювань Боголюбова. Рівняння Боголюбова – де Жена в наближенні самоузгодженого поля. Фактори когерентності. Густина станиів в надпровіднику. константа електрон-фононної

взаємодії і кулонівський псевдопотенціал. Надпровідники з сильним і проміжним зв'язком. Рівняння Еліашберга. Обчислювання критичної температури і проблема високотемпературної надпровідності.

7. Кінетичні властивості надпровідників. Характерні часи релаксації квазічастинок і параметра порядку в надпровіднику.

Параметр порядку - макроскопічна величина, яка в рамках теорії Ландау описує поведінку фізичної системи при фазових переходах.
Теплопровідність надпровідника. Поглинання ультразвуку і релаксація ядерного спіна в надпровідниках. НВЧ-імпеданс надпровідників (теорія Матіса - Бардіна). Нерівноважні ефекти в надпровідниках під дією зовнішніх полів. Флуктуаційна провідність вище Тс.

8. Типи слабких зв'язків в надпровідниках. Тунельний ефект в N-I-S і S-I-S структурах. Ефект Джозефсона (стаціонарний і нестаціонарний) в надпровідних тунельних контактах.

Тунелюва́ння або тунельний ефект - фізичне явище, яке полягає в тому, що фізичний об'єкт долає потенційний бар'єр, величина якого більша від його кінетичної енергії. Найвідомішим прикладом явища є альфа-розпад.
Ефект Джозефсона - це фізичне явище, що полягає у протіканні надпровідного струму через тунельний контакт, що складається з двох надпровідників, розділених тонким шаром діелектрика або металу. Ефект було передбачено британським фізиком Браяном Джозефсоном в 1962 році.
Проникнення магнітного поля в надпровідний тунельний контакт. Рівняння Ферела - Прейиджа. Джозефсонівські вихори. Залежність критичного струму Джозефсона від величини магнітного поля.

9. Андрєєвське відбиття квазічасток від межі розділу нормальний метал - надпровідник (NS - межа). Розбаланс заселеності спектру квазічастинок і глибина проникнення в надпровідник поздовжнього електричного поля при протіканні струму через NS-межу. Нерівноважні ефекти при тунельній інжекції квазічастинок в надпровідник. Андрєєвське квантування спектру квазічастинок і особливості ефекту Джозефсона в S-N-S контактах.



  1. Відкриття високотемпературної надпровідності (ВТНП). Хімічний склад і кристалічна структура високотемпературних надпровідників на основі купратних металоксидних сполук (МОС).
    Кристалі́чна структу́ра - структура матеріалів, яка характеризується неповторним (унікальним) розташуванням атомів в кристалі.
    Хімічний склад, також Склад речовини - термін хімії - частка вмісту окремих хімічних елементів у речовині, матеріалі, сплаві, породі тощо.
    Квазідвовимірна шарувата і шарувато-ланцюгова структура купратних МОС. Залежність Тс від складу і вмісту кисню. Фазові діаграми температура -склад. Магнітні і структурні переходи в куп ратних МОС. Аномалії ізотопічного ефекту і інших властивостей високотемпературних надпровідників. Ефект анізотропії електронного спектру і параметра щілини.

  2. Електродинаміка шаруватих ВТНП - кристалів. Рівняння Гінзбурга -Ландау і модель- Лоуренса—Доніака-для шаруватих надпровідників зі слабким, джозефсонівським зв'язком між шарами. Структура вихорів в шаруватих над провідниках. Анізотропія і 2D точкові вихори (pancake). Ефект близькості в ВТНП. ВТНП з внутрішніми поверхнями розділу (гранулярні надпровідники). Межі зерен (гранул) як слабкі зв'язки. Роль внутрізеренних і міжзеренних надструмів. Депінінг і лінія незворотності. Плавлення вихорової ґратки. Стан вихорової рідини і вихорового скла. Вольт - амперні характеристики резистивного стану ВТНП.

  3. Практичне застосування надпровідників в електротехніці і електроніці. Струмонесучі елементи електричних ланцюгів. Надпровідні багатожильні композитні проводи і кабелі. Термомагнітні нестійкості і методи кріостабілізації проводів. Втрати в змінному магнітному полі. Надпровідні магніти (соленоїди). Надпровідні накопичувані енергії. Використання надпровідників для левітації (магнітного підвісу). Застосування ефекту Джозефсона для реєстрації слабких електромагнітних полів. Надпровідний квантовий інтерферометр (НКВІН). Принципи роботи і конструкції одно – і двоконтактних НКВІН’ів. Надпровідні пасивні елементи в радіотехніці. НВЧ - резонатори і фільтри. Методи приготування і властивості ВТНП матеріалів для практичного застосування (кераміки, тонкі плівки і плівкові структури, монокристали, масивні текстуровані матеріали, проводи, стрічки).


Литература


  1. В.В.Шмидт, Введение в физику сверхпроводников, М., Наука, Физматгиз, 1982, 240 с.

  2. М. Тинкхам, Введение в сверхпроводимость, пер. с англ., М., Атомиздат, 1980, 310с.

  3. В. Буккель, Сверхпроводимость. Основы и приложения, пер. с нем., М., Мир, 1975, 368 с.

  4. Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников, под ред. ДМ. Гинсберга, пер. с англ., М;, Мир, 1990, 543 с.

5. П. Де Жен, Сверхпроводимость- металлов и сплавов М. Мир, 1968. - 280 с.

6. Р.П.Хюбенер, Структуры магнитных потоков в сверхпроводниках, М., Машиностроение, 1984. -224 с.



  1. С.В. Вонсовский, Ю.А. Изюмов, Э.З. Курмаев, Сверхпроводимость переходных металлов, их сплавов и соединений, М., Наука, Физматгиз, 1977, 384с.

  2. М. Коэн, Г. Глэдстоун, М. Йенсен, Дж. Шриффер, Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов, пер. с англ., М., Мир, 1972, 316 с.

  3. Дж. Шриффер, Теория сверхпроводимости, М., Наука, Физматгиз, 1970. - 312 с.

  4. А. Роуз-Инс, Е. Родерик, Введение в физику сверхпроводников, пер. с англ., М., Мир, 1972.

  5. М. Уилсон, Сверхпроводящие магниты, М., Мир, 1985, 405 с.

  6. Н.В. Плакида, Высокотемпературные сверхпроводники, М.,
    Наука, Физматгиз, 1993, 288 с.

  7. К. К. Лихарев, В. К. Семенов, А. Б. Зорин, Новые возможности для сверхпроводящей электроники // Итоги науки и техники, сер. Сверхпроводимость, 1988, Том 1, ее. 1-74.

14. А. Кемпбелл, Дж. Иветтс, Критические токи в сверхпроводниках, пер. с англ., М., Мир, 1975. - 332 с.

15. В.М.Пан, В.Г.Прохоров, А.С.Шпигель, Металлофизика сверхпроводников, К., Наукова Думка, 1984. - 192 с.

Нау́ка - сфера діяльності людини, спрямована на отримання (вироблення і систематизацію у вигляді теорій, гіпотез, законів природи або суспільства тощо) нових знань про навколишній світ. Основою науки є збирання, оновлення, систематизація, критичний аналіз фактів, синтез нових знань або узагальнень, що описують досліджувані природні або суспільні явища та (або) дозволяють будувати причинно-наслідкові зв'язки між явищами і прогнозувати їх перебіг.

16. Р.Г.Минц, А.Л.Рахманов, Неустойчивости в сверхпроводниках, М., Наука, 1984. - 262 с.


  1. А.Вл.Гуревич, Р.Г.Минц, А.Л.Рахманов, Физика композитных сверхпроводников, М., Наука, Физматгиз, 1987. - 240 с.

  2. Высокотемпературные сверхпроводники, Под ред. Д. Нелсона,. М.Уиттингхема, Т.М.М. Джорджа, М., Мир, 1988.

  3. А. Бароне, Дж. Патерно, Эффект Джозефсона, пер. с англ., М., Мир, 1984

20. И.М. Дмитренко, В мире сверхпроводимости, К., Наукова Думка, 1981.

21. G. Blatter, М. V. Feigel'man, V.B. Geshkenbein, A.I. ЬагМп, V.M. Vlnokur, Vortices in high-temperature superconductors, Reviews of Modern Physics, Vol. 66, No. 4, 1994, pp. 1125-1388.

Програма розроблена докторами фізико-математичних наук, професорами: В.М.Пан, Е.А.Пашицький, О.Л. Касаткін, В.Г.Прохоров.

Програма погоджена з науково-методичною комісією Міністерства освіти України.

Міністе́рство осві́ти і нау́ки Украї́ни (МОН України) - центральний орган виконавчої влади України.



Затверджена БАК України "9" квітня 1997 р. та Атес-таційною колегією Міністерства освіти України "23" квітня 1998р. N 2-9/2-5.


Скачати 61.53 Kb.

  • "НАДПРОВІДНІСТЬ"
  • Литература