003673 Волны и взаимодействия в плазме твердых тел

Waves and Interactions in Plasma of Solids

Профессор Кучма, Анатолий Евдокимович

Цели и задачи учебных занятий:

Формирование у обучающихся целостного представления об электронах проводимости твердого тела как о среде, широкий круг явлений в которой может быть описан на основе рассмотрения коллективного поведения ее частиц в рамках плазменной теории. Знакомство обучающихся с примерами использования весьма общих соотношений статистической физики для описания сложной реальной системы, каковой является твердотельная плазма.

Прослушав курс, студенты должны знать основные параметры, характеризующие электроны проводимости как плазменную среду, основы теории экранирования в вырожденной и максвелловской плазме, знать постановку задачи о рассеянии электронов плазмой и основные соотношения соответствующей теории, постановку задачи о спектре собственных колебаний пространственно-однородной плазмы; они должны уметь находить спектр плазменных колебаний в рассматриваемых конкретных случаях, в том числе - на плоской границе проводника и в проводящем слое.

Программа занятий:

1. Основные параметры твердотельной плазмы. Условия малости эффектов неидеальности для вырожденной и максвелловской плазмы (лекция-2 часа, семинар-1 час).
2. Отклик на внешнее поле. Функции реакции (лекция-2 часа, семинар-1 час).
3. Динамическая диэлектрическая проницаемость, ее связь с функциями реакции (лекция-2 часа, семинар-1 час).
4. Статическое экранирование в максвелловской плазме (лекция-2 часа, семинар-1 час).
5. Статическое экранирование в вырожденной плазме (лекция-2 часа, семинар-1 час).
6. Кинетическое уравнение с самосогласованным полем (лекция-2 часа, семинар-1 час).
7. Дисперсионные уравнения для собственных электромагнитных колебаний в изотропной плазме (лекция-2 часа, семинар-1 час).
8. Рассеяние электронов равновесной плазмой. Динамический структурный фактор (лекция-2 часа, семинар-1 час).
9. Связь динамического структурного фактора с функциями реакции и диэлектрической проницаемостью (лекция-2 часа, семинар-1 час).
10. Плазменные возбуждения в вырожденной плазме, их вклад в структурный фактор (лекция-2 часа, семинар-1 час).
11. Коллективные возбуждения в многокомпонентной плазме (лекции-4 часа, семинары-2 часа).
12. Диэлектрическая проницаемость и спектр коллективных возбуждений плазмы в магнитном поле в приближении локальной проводимости (лекция-2 часа, семинар-1 час).
13. Взаимодействие низкочастотных электромагнитных волн с колебаниями решетки в магнитном поле (лекция-2 часа, семинар-1 час).
14. Поверхностные плазменные волны, плазмоны в проводящем слое (лекция-2 часа, семинар-1 час).

На семинарах, как правило, рассматриваются вопросы, детализирующие общую теоретическую картину, описываемую в лекциях, применительно к определенным конкретным ситуациям и системам.

Примерный перечень вопросов к экзамену по курсу

1. Основные характеристики и параметры твердотельной плазмы.
2. Условия слабой неидеальности для вырожденной и максвелловской плазмы.
3. Плазма во внешнем поле, функции реакции.
4. Динамическая диэлектрическая проницаемость, ее связь с функциями реакции.
5. Статическое экранирование в классической плазме.
6. Статическое экранирование в вырожденной плазме в приближении слабой неоднородности.
7. Квантовое кинетическое уравнение с самосогласованным полем.
8. Диэлектрическая проницаемость вырожденной плазмы.
9. Особенности экранирования в вырожденной плазме, осцилляции плотности поляризационного заряда.
10. Дисперсионные уравнения для собственных электромагнитных колебаний в изотропной плазме.
11. Рассеяние электронов равновесной плазмой, вероятности переходов и динамический структурный фактор.
12. Связь динамического структурного фактора с функциями реакции и диэлектрической проницаемостью.
13. Плазменные возбуждения в вырожденной плазме, их спектр и вклад в структурный фактор.
14. Коллективные возбуждения в многокомпонентной плазме.
15. Плазменная модель металла, ионно-звуковые колебания.
16. Плазма в магнитном поле, гидродинамическое приближение.
17. Диэлектрическая проницаемость и спектр коллективных возбуждений плазмы в магнитном поле в приближении локальной проводимости.
18. Связывание низкочастотных электромагнитных волн в магнитном поле и волн поперечного звука.
19. Плазменные волны на плоской границе проводника.
20. Плазменные колебания в проводящем слое.

Литература

Список обязательной литературы

1. Харрисон У. Теория твердого тела, М., Мир, 1972.
2. Платцман Ф., Вольф П. Волны и взаимодействия в плазме твердого тела, М., Мир, 1975.
3. Абрикосов А.А. Основы теории металлов, М., Наука, 1987.

Список дополнительной литературы

1. Александров А.Ф., Богданкевич Л.С., Рухадзе А.А. Основы электродинамики плазмы, М., Высшая школа, 1978.
2. Кондратьев А.С., Кучма А.Е. Лекции по теории квантовых жидкостей, Л., Изд-во ЛГУ, 1989.