Vật lý các quá trình chuyển pha ở nhiệt độ thấp

- ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN .
- Thông tin về giảng viên.
- Giảng viên chính · Thời gian, địa điểm làm việc: 8h30-16h30, P.223, T1, 334 Nguyễn Trãi · Địa chỉ liên hệ: Số 3b, ngõ 477, Kim mã, Hà nội.
- Thông tin chung về môn học.
- Tên môn học: Vật lý các quá trình chuyển pha ở nhiệt độ thấp · Mã môn học: V.8-124 · Số tín chỉ: 2 · Môn học: Bắt buộc · Các môn học tiên quyết + Nhiệt động học và vật lý phân tư.
- Vật lý chất rắn + Điện và từ học + Vật lý thống kê - Các môn học kế tiếp + Khóa luận tốt nghiệp - Giờ tín chỉ đối với các hoạt động.
- Nghe giảng lý thuyết: 21 + Làm bài tập trên lớp: 04 + Thảo luận:02 + Thực hành ở phòng thí nghiệm: 0 + Hoạt động theo nhóm: 0 + Tự học: 03 · Địa chỉ Khoa/ bộ môn phụ trách môn học: Phòng họp Bộ môn vật lý Nhiệt độ thấp, nhà T1, 334 Nguyễn Trãi..
- Kiến thức: Nắm được một bức tranh tổng quan về các kết quả cơ bản nghiên cứu hiện tượng chuyển pha theo hai quan điểm cổ điển và hiện đại, mối quan hệ của các hàm nhiệt động học và các đạo hàm của chúng, sử dụng chúng như một công cụ mô tả trạng thái của vật chất và phân loại chuyển pha (phân loại theo Ehrenfest).
- Hiểu được một số lý thuyết cổ điển về hiện tượng tập thể:Lý thuyết Van der Waals cho chuyển pha lỏng khí, lý thuyết trường trung bình cho chuyển pha từ.
- Lý thuyết hiện tượng luận về chuyển pha của Landau cho các chuyển pha loại một và loại hai.
- Áp dụng lý thuyết chuyển pha Landau cho các chuyển pha từ, chuyển pha tái định hướng spin, chuyển pha trong chất điện môi, chuyển pha siêu dẫn, dẫn điện thường..
- Kĩ năng: Sinh viên có điều kiện vận dụng các kiến thức học được như nhiệt động học, vật lý thống kê, vật lý chất rắn để nghiên cứu một vấn đề cụ thể hơn.Với kiến thức học được trong giáo trình này, sinh viên có khả năng hiểu sâu sắc hơn các hiện tượng chuyển pha thường gặp đời sống cũng như trong nghiên cứu khoa học đồng thời hiểu được các mô tả chuyển pha trong các tài liệu khoa học..
- Tóm tắt nội dung môn học Giáo trình gồm 8 chương.
- Chương một giới thiệu một bức tranh tổng quan về các kết quả nghiên cứu cơ bản hiện tượng chuyển pha theo hai quan điểm cổ điển và hiện đại.
- Chương hai giới thiệu phương pháp mô tả các trạng thái của vật chất cũng như các quá trình chuyển pha bằng các hàm nhiệt động học và các đạo hàm của chúng, qua đó giới thiệu cách phân loại chuyển pha theo quan điểm nhiệt động học (phân loại Erenfest).
- Chương ba và bốn giới thiệu lý thuyết cổ điển về hiện tượng tập thể, đó là: lý thuyết Van der Waals cho chuyển pha lỏng- khí và lý thuyết trường trung bình cho chuyển pha từ..
- Lý thuyết hiện tượng luận về chuyển pha của Landau được giới thiệu ở chương 5 với hai loại chuyển pha loại I và loại II.
- Chương sáu là sự áp dụng lý thuyết chuyển pha Landau cho các chuyển pha từ, chuyển pha tái định hướng spin.
- Chương bẩy và chương tám là áp dụng lý thuyết chuyển pha Landau cho chuyển pha trong chất điện môi và cho chuyển pha siêu dẫn-dẫn điện thường.
- Nội dung chi tiết môn học Chương 1: Tổng quan các kết quả nghiên cứu cơ bản về chuyển pha và các hiện tượng tới hạn 1.1 Các kết quả của mô hình cổ điển 1.1.1 Hệ chất lỏng 1.1.2 Hệ từ tính 1.2 Các kết quả của mô hình hiện đại 1.2.1 Chỉ số tới hạn 1.2.2 Các kết quả từ mô hình hiện đại cho hệ chất lỏng và hệ từ tính.
- 1.2.3 Bất đẳng thức của chỉ số tới hạn 1.3 Chuyển pha trong một số hệ khác.
- Chương 2: Nhiệt động học chuyển pha trong các hệ chất lỏng và từ tính 2.1 Các hàm thế nhiệt động 2.2 Mối quan hệ giữa các đạo hàm của hàm thế nhiệt động 2.3 Nhiệt dung và hệ số nén trong hệ chất lỏng 2.4 Mối liên quan giữa trạng thái bền vững và dạng đồ thị của các hàm thế nhiệt động 2.5 Sự tương tự giữa hệ chất lỏng và hệ từ tính Chương 3: Lý thuyết cổ điển Val der walls cho chuyển pha lỏng - khí 3.1 Những kết quả thu được từ phương trình trạng thái Val der Waals 3.2 Đẳng nhiệt Van der Waals và cách dựng hình Maxwell 3.3 Điểm tới hạn Van der Waals 3.4 Chỉ số tới hạn Van der Walls 3.5 Định luật về trạng thái tương ứng Chương 4: Lý thuyết trường trung bình của chuyển pha từ 4.1 Hệ từ tính không tương tác 4.2 Giả thuyết về một trường phân tử hiệu dụng 4.3 Chỉ số tới hạn cho lý thuyết trung bình 4.4 Lý thuyết trường trung bình như một gần đúng cho mô hình Heisenberg 4.5 Sự tương đương của lý thuyết trường trung bình và khoảng tương tác vô hạn Chương 5: Lý thuyết Landau về chuyển pha 5.1 Khai triển Landau hàm năng lượng tự do cho chuyển pha loại hai 5.2 Sự phụ thuộc nhiệt độ của tham số trật tự, chỉ số tới hạn.
- 5.3 Entropy và độ cảm 5.4 Sự phụ thuộc vào lực tổng quát của tham số trật tự tại nhiệt độ chuyển pha, chỉ số tới hạn.
- 5.5 Chuyển pha loại một ở T=Tc 5.6 Chuyển pha loại một dưới tác dụng của lực suy rộng 5.7 Chuyển pha loại một từ trạng thái trật tự yếu sang trạng thái trật tự mạnh Chương 6: Các chuyển pha mô tả bằng lý thuyết Landau 6.1 Các hiện tượng từ 6.2 Chuyển pha sắt từ thuận từ trong các hệ spin định xứ 6.3 Chuyển pha sắt từ thuận từ trong hệ điện tử linh động.
- chuyển pha từ giả bền 6.4 Chuyển pha trong các hệ hợp chất của các spin định xứ và các điện tử linh động 6.5 Chuyển pha tái định hướng spin Chương 7: Chuyển pha trong các chất điện môi 6.1 Hiện tượng phân cực điện môi 6.2 Các chất điện môi đặc biệt và các chuyển pha 6.3 Lý thuyết Landau cho chuyển pha xê nhét- thuận xê nhét Chương 8: Chuyển pha siêu dẫn - dẫn điện trường 8.1 Các đặc trưng cơ bản của chất siêu dẫn 8.2 Cấu trúc vi mô trong chất siêu dẫn 8.3 Lý thuyết Ginzburg-Landau về chuyển pha siêu dẫn- dẫn điện thường 8.4 Phương trình Ginzburg-Landau và các hệ quả 6.
- Nguyễn Huy Sinh, Giáo trình nhiệt học, NXB giáo dục 2006.
- Nguyễn Hữu Đức, Vật lý chuyển pha, NXB Đại học Quốc gia Hà nội.
- Nguyễn Phú Thùy, Vật lý các hiện tượng từ, NXB ĐHQG Hà nội, 2002..
- Nguyễn Huy Sinh, Vật lý siêu dẫn, NXB Đại học Quốc gia Hà nội, 2005.
- Phạm Hồng Quang, Dị hướng từ tinh thể và tái định hướng spin trong hệ hợp chất R(FeTM)12, Luận án phó tiến sĩ, Đại học Tổng hợp 1994.
- 7.Hình thức tổ chức dạy học.
- Nội dung.
- Hình thức tổ chức dạy học môn học.
- Lý thuyết.
- Bài tập.
- Nội dung 1 (Chương 1).
- 3 Nội dung 2 (Chương 2).
- 4 Nội dung 3.
- 3 Nội dung 4.
- 3 Nội dung 5.
- 4 Nội dung 6.
- 5 Nội dung 7.
- Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể:.
- Nội dung 1, tuần 1 Hình thức tổ chức dạy học.
- Nội dung chính.
- Ghi chú Lí thuyết 02 giờ tín chỉ.
- Phòng họp bộ môn Vật lý NĐT.
- Chương 1, tổng quan các kết quả cơ bản về chuyển pha và hiện tượng tới hạn theo hai mô hình cổ điển và hiện đại..
- Tìm hiểu các thí nghiệm của Ferrell và Sengers về hiện tượng tới hạn trong chuyển pha lỏng khí, trình bày trong chương 1 cuốn “Introduction to phase transitions and critical phenomena, Clarendon Press- Oxford, 1971..
- Nội dung 2, tuần 2 Hình thức tổ chức dạy học.
- Thứ tư 8h-9h40’ Phòng họp bộ môn.
- Chương 2 , nghiên cứu hiện tượng chuyển pha theo phương pháp nhiệt động học.
- Ra bài tập về nhà..
- Nội dung 2, tuần 3 Hình thức tổ chức dạy học.
- Ghi chú Lí thuyết 01 giờ tín chỉ.
- Thứ ba 8h-8h50’ Phòng họp bộ môn.
- Bài tập 01 giờ tín chỉ.
- Thứ ba 9h00’-9h50’ Phòng họp bộ môn.
- Nội dung 3, tuần 4 Hình thức tổ chức dạy học.
- Chương 3, lý thuyết cổ điển Van der Walls về chuyển pha lỏng - khí.
- Tìm hiểu vấn đề phương trình trạng thái Van der Waals như một lý thuyết trung bình, được trình bày trong chương 5 cuốn “ Introduction to phase transition and critical phenomena”.
- Nội dung 4, tuần 5 Hình thức tổ chức dạy học.
- Chương 4, lý thuyết trường trung bình cho chuyển pha từ.
- Nội dung 5, tuần 6 Hình thức tổ chức dạy học.
- Thứ ba 8h-9h40’ Phòng họp bộ môn.
- Chương 5, lý thuyết chuyển pha Landau.
- Ra bài tập về nhà.
- Đọc chương1 giáo trình “Vật lý chuyển pha”và chương 10 cuốn “Introduction to phase transition”.
- Nội dung 5, tuần 7 Hình thức tổ chức dạy học.
- Thứ tư 8h-8h50’ Phòng họp bộ môn.
- Bài tập 01 giờ.
- Một số bài tập về lý thuyết Landau.
- Nội dung 6, tuần 8 Hình thức tổ chức dạy học.
- Chương 6, các hiện tượng từ, chuyển pha sắt từ thuận từ trong các hệ spin định xứ, chuyển pha sắt từ thuận từ trong hệ điện tử linh động.
- chuyển pha từ giả bền.
- Đọc chương 1, 2, 3 cuốn “ Vật lý các hiện tượng từ” và chương 3 cuốn “ Vật lý chuển pha”.
- Nội dung 6, tuần 9 Hình thức tổ chức dạy học.
- Tiếp tục chương 6 , chuyển pha từ trong hệ spin định xứ và điện tử linh động, chuyển pha tái định hướng spin..
- Đọc thêm luận án phó tiến sĩ của Phạm Hồng Quang.
- Bài tập 01 giờ tín chỉ.
- Một số bài tập về chuyển pha sắt - từ thuận từ và chuyển pha tái định hướng spin..
- Nội dung 7, tuần 10 Hình thức tổ chức dạy học.
- Chương 7, hiện tượng phân cực điện môi, các chất điện môi đặc biệt và các chuyển pha, lý thuyết Landau cho chuyển pha xê nhét- thuận xê nhét.
- Đọc chương 4 giáo trình “ Vật lý chuyển pha”..
- Tự học 01 giờ tín chỉ.
- Tìm hiểu các loại chuyển pha trong vật liệu perovskite và chuyển pha tái định hướng spin trong hợp chất liên kim loại đất hiếm – kim loại chuyển tiếp..
- Tìm các tài liệu liên quan qua các khóa luận, luận văn tốt nghiệp ở Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp.
- Nội dung 8, tuần 11 Hình thức tổ chức dạy học.
- Ghi chú Lí thuyết 03 giờ tín chỉ.
- Thứ ba 8h-10h30’ Phòng họp bộ môn.
- Các đặc trưng cơ bản của chất siêu dẫn - Cấu trúc vi mô trong chất siêu dẫn - Lý thuyết Ginzburg-Landau về chuyển pha siêu dẫn- dẫn điện thường - Phương trình Ginzburg-Landau và các hệ quả.
- Đọc chương 5 giáo trình “Vật lý chuyển pha” và đọc giáo trình “ Vật lý siêu dẫn”.
- Nội dung 9, tuần 12 Hình thức tổ chức dạy học.
- Thứ ba Từ 8h đến 11h 20’ Phòng họp bộ môn.
- Mỗi sinh viên trình bày một xêmina theo nội dung được phân công, chú trọng các kết quả thu được qua các giờ tự học.
- Chuẩn bị xê mina bằng powerpoint.
- Sinh viên phải hoàn thành các bài tập về nhà, thực hiện giờ tự học và tham gia buổi thảo luận cuối cùng.
- Phương pháp, hình thức kiểm tra – đánh giá kết quả học tập môn học.
- Phân chia các mục tiêu cho từng hình thức kiểm tra – đánh giá.
- Phần tự học, tự nghiên cứu và trình bày xê mina: 30 % điểm · Kiểm tra – đánh giá cuối kì: 50% 9.3