EMBER_CLI_FASTBOOT_BODY

Физика. Теоретический минимум

The course meets the formal recommendations of Stepik
Video Player is loading.
Current Time 0:00
/
Duration 0:00
Loaded: 0%
Progress: 0%
Stream Type LIVE
Remaining Time -0:00
 
1x
Play
To watch this video please visit https://stepik.org/lesson//step/

About the course

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. 


Instructors

  1. User picture
    Михаил Глазов
    Физик-теоретик, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе
    Ведущий научный сотрудник ФТИ им. А.Ф. Иоффе (к.ф.-м.н. 2008 г., д.ф.-м.н. 2012 г.), член.-корр. РАН. Область научных интересов - теория полупроводников и полупроводниковых наносистем, спиновая динамика, оптическая спектроскопия. Преподавание: семинарские занятия по курсу "Физика низкоразмерных систем" и лекции по курсу "Спиновая физика полупроводников" в Академическом университете (СПбАУ).
  2. User picture
    Михаил Дурнев
    Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Академический университет
    В 2011 году закончил кафедру физики и технологии наноструктур Академического университета. Во время обучения в Академическом университете проходил практику в компании "Софт-импакт". С 2011 года работаю в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе в теоретической группе Е.Л. Ивченко. В 2014 году защитил кандидатскую диссертацию по теме "Спиновые расщепления валентных зон в полупроводниковых квантовых ямах и квантовых точках". Лауреат грантов фонда "Династия" для аспирантов (2012) и кандидатов наук (2015). Сейчас я занимаюсь исследованиями в области физики топологических изоляторов, квантовых точек, двумерных материалов, а также преподаю курс "Математическая физика" в Политехническом университете и курс "Численное моделирование наноструктур" в Академическом Университете.
  3. User picture
    Игорь Шендерович
    физик-теоретик, Академический Университет и Петербургское отделение математического института РАН
    В 2009 году окончил физический факультет СПбГУ по специальности «теоретическая и математическая физика». Получил степень PhD в 2012 году в университете Paris 6 (Université Pierre et Marie Curie) во Франции (работа посвящена интегрируемым моделям в теории струн и в калибровочных теориях). Затем работал по контракту в Сеульском национальном университете (Южная Корея). С 2014 года работает в СПб Академическом университете. Научные интересы: интегрируемость в теории струн, амплитуды рассеяния в калибровочных теориях, голографические дуальности AdS/CFT и связанные с этим вопросы.
  4. User picture
    Михаил Петров
    Академический Университет, Университет ИТМО
    Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры Физики конденсированного состояния Санкт-Петербургского Академического Университета РАН. Научный сотрудник Университета ИТМО. Окончил кафедру физики твердого тела Санкт-Петербургского Политехнического Университета в 2009 году. В 2012 году защитил кандидатскую диссертацию в Физико-Техническом Институте им. А.Ф. Иоффе, а также получил звание PhD в Университете Восточной Финляндии (University of Eastern Finland). В область научных интересов входит нанофотоника, квантовая оптика, физика конденсированного состояния.
  5. User picture
    Андрей Богданов
    Доцент кафедры физики конденсированного состояния Академического Университета, научный сотрудник ФТИ им. А.Ф. Иоффе и Университета ИТМО.
    Выпускник кафедры физики твердого тела физико-технического факультета Санкт-Петербургского Государственного Политехнического Университета (2009). В 2012 году успешно окончил аспирантуру Физико-Технического Института им. А.Ф. Иоффе и защитил кандидатскую диссертацию по специальности физика полупроводников. В настоящее время работает научным сотрудником в ФТИ им. А.Ф. Иоффе и университете ИТМО, совмещая научную деятельность с преподаванием в Академическом Университете. В область интересов входят плазмоника, физика твердого тела, физика лазеров и микрорезонаторов.

Reviews

4
У меня сложилось мнение, что этот курс может быть полезен в двух случаях: 1. Если вы хотите повторить физику, позабытую спустя некоторое время после уже пройденного вами университетского курса; 2. В дополнение к полноценному учебнику или более подробным лекциям по общей/теоретической физике. В качестве первого курса по физике (после школьного), я считаю, он не подходит из-за того, что пытается ужать слишком большой материал в слишком маленький объем. Чтобы вникнуть в первый раз, "с нуля", однозначно необходимо более подробное и неспешное изложение. Немного про свой личный бэкграунд, чтобы было понятно, в каком контексте писался отзыв: у меня примерно годика три назад в университете был курс общей физики, но небольшой, всего пару семестров (плюс пару семестров отдельно теормех), так как основной специализацией была абстрактная теоретическая математика (мехмат). Тем не менее, у меня успело остаться приятное впечатление о физике как об очень красивой, интересной науке; кроме того, физика помогает увидеть, как можно описать математикой законы, по которым работает наш мир, и поэтому полезна для общего развития и даже для лучшего осмысления самой математики. Поэтому мне было очень интересно еще раз встретиться с этой наукой, в таком необычном формате для фундаментального университетского предмета, как онлайн-курс. Хочется сказать спасибо авторам курса за эту замечательную возможность. Попробую подробнее расписать, что вызвало положительное, а что - отрицательное отношение и каким образом, как мне кажется, можно было бы улучшить этот курс. Во-первых, неоднозначное отношение вызвали задачки. С одной стороны, существенная часть из них доставила мне удовольствие, решать было интересно, и они действительно помогали лучше осмыслить теоретический материал. С другой стороны, над некоторыми из них приходилось подолгу зависать, вплоть до пары часов над одной задачей. Мне кажется не очень нормальным, что человек, закончивший мехмат, столько времени тратит на эти задачи. Наверное, людей с менее фундаментальным образованием они могут и вовсе поставить в тупик и стать непреодолимым препятствием. Особенно учитывая то, что в некоторых задачах нужны были большие математические выкладки, порядка страницы А4 и более. Может быть, стоило бы сделать их немного полегче? Во-вторых, лично мне почему-то показался намного более сложным, чем другие разделы, раздел по электродинамике. Наверное, сыграло роль то, что в моем университетском курсе этот раздел физики затрагивался лишь вскользь, а с нуля, как уже говорилось, по таким сжатым материалам что-либо понимать очень тяжело. С другой стороны, стат.физики в моем универском курсе тоже было очень мало, но она мне субъективно показалась более понятной тут. В-третьих, ОЧЕНЬ сильно напрягают дедлайны. Курс непростой, требует времени для освоения, а большинство слушателей либо учатся, либо работают (либо и то, и другое). Лично я просто не успевала делать все задачи вовремя, хотя старалась. Думаю, дедлайны необходимо сделать менее жесткими, а то и вовсе убрать. Скорее всего, это поможет увеличить процент успешно прошедших курс (сейчас он ненормально низкий), да и просто сделает слушателей чуточку счастливее. В-четвертых, плохо работает система кросс-рецензий на задачи из-за малого количества слушателей. Возможно, ее стоит заменить на что-нибудь другое. В качестве последнего пожелания для авторов курса: хотелось бы увидеть какие-нибудь более подробные отдельные курсы по отдельным разделам физики. Более подробные курсы могли бы быть проще в освоении новичкам и, таким образом, могли бы увлечь физикой тех, кто раньше ей не интересовался.
Video Player is loading.
Current Time 0:00
/
Duration 0:00
Loaded: 0%
Progress: 0%
Stream Type LIVE
Remaining Time -0:00
 
1x
Play
To watch this video please visit https://stepik.org/lesson//step/
4 All reviews

Курс содержит «минимум» по теоретической физике. Освещается минимальный набор дисциплин —классическая механика, электродинамика, квантовая механика, статистическая физика и теория полупроводников, который позволит слушателю сделать шаг от общей физики к теоретической. Курс может быть полезен как для изучения теоретической физики «с нуля», так и для подготовки или в дополнение к полноценному университетскому курсу.

Workload:
3-5 часов в неделю
Expected time to complete:
39 hours
Language:
Русский
Certificate:
Санкт-Петербургский Академический Университет РАН
Certificate details
Certificate condition: 158 points
With distinction: 264 points

About the course

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. 


Requirements

Для успешного прохождения курса слушателям необходимо владеть знаниями в области общей физики на уровне университетского курса технических специальностей.

Target audience

Студенты технических и физико-математических специальностей, желающие изучить основы теоретической физики или освежить знания в этой области

This course is entirely free. All content is available now.