Введение в теорию ферромагнетизма (Introduction to the Theory of Ferromagnetism)

Стоимость полного доступа к материалам курса — 7000 ₽ (включая НДС 22%). Оплата — единоразово, 100% предоплата. Доступ открывается сразу после оплаты. 

У курса есть бесплатная ознакомительная часть: нажмите на кнопку “Записаться”, этот курс появится у вас в разделе “Мои курсы”, и вы сможете посмотреть бесплатные общедоступные видеолекции, после чего принять решение: покупать курс или нет.

Что вы получите после оплаты:

• Доступ ко всем материалам курса (видеолекции + тесты).
• Возможность пройти итоговый тест с процедурой идентификацией личности (прокторинг).
• Возможность получить электронный сертификат, если наберете 60% баллов за тесты к разделам и итоговый тест. ВАЖНО: сертификат не является документом государственного образца!
• Если вы хотите пройти курс как программу повышения квалификации с выдачей удостоверения гос. образца - напишите на openedu@mephi.ru

Как оплатить и получить доступ ко всем материалам:

• Зарегистрируйтесь на портале openedu.ru.
• Запишитесь на курс (кнопка "Записаться" справа).
• Курс появится в разделе “Мои курсы”, вы сможете посмотреть бесплатную часть.
• Оплатите курс в разделе "Мои курсы".
• Сразу после оплаты вам откроется доступ ко всем материалам.
• Изучайте материалы в удобное время, без дедлайнов и дополнительных проверок.

Хотите официальное удостоверение?

Вы можете пройти повышение квалификации по этому курсу в онлайн-формате. В отличие от сертификата, удостоверение о повышении квалификации — это официальный документ государственного образца (72 часа, ФИС ФРДО).

Записаться на программу повышения квалификации можно по ссылке.

• Онлайн-курс представляет собой набор видеолекций по темам из программы, тесты к разделам и итоговый тест, который проходится с идентификацией личности (прокторингом). 
• Часть материала доступна бесплатно, для получения доступа ко всему контенту нужно оплатить, ознакомившись с офертой.
• Доступ ко всем материалам открывается сразу после оплаты.
• Вы можете не платить, не познакомившись с бесплатной частью контента.
• Учитесь в удобное время, без жёсткого графика.

Часто задаваемые вопросы

Как получить сертификат?
Оплатить доступ ко всему контенту, пройти все тесты (включая итоговый) минимум на 60 баллов из 100. Напоминаем - это не документ государственного образца.

Как долго будет доступен курс?
Доступ к видеолекциям сохраняется на весь период сессии (минимум 14 дней с даты оплаты). Вы можете вернуться к материалам в любое время.

Какие технические требования?
Компьютер с доступом в интернет (от 1 Мбит/с), современный браузер.

Остались вопросы? Напишите нам: openedu@mephi.ru

Обучение ведётся на русском языке. Все услуги предоставляются в соответствии с публичной офертой.

Maslov M.M., Katin K.P., Openov L.A. Introduction to Physics of Second-Order Magnetic Phase Transitions. М.: NRNU MEPhI, 2015. – 88 p.

Необходимо знание основ векторного исчисления, теории функций комплексного переменного, теории дифференциальных уравнений, теории вероятностей, статистической физики и квантовой механики. Курс ориентирован на студентов магистратуры физических специальностей, владеющих английским языком.

A basic knowledge of vector calculus, the theory of functions of complex variables, the theory of differential equations, probability theory, statistical physics, and quantum mechanics is required. This course is designed for English-speaking graduate students majoring in physics.

Модуль 1

• Введение. Классификация фазовых переходов

Модуль 2

• Магнитный момент атома
• Физические величины, характеризующие магнитные свойства вещества
• Классификация веществ по магнитным свойствам

Модуль 3

• Изолированный магнитный момент во внешнем магнитном поле
• Система невзаимодействующих локальных магнитных моментов во внешнем магнитном поле
• Закон Кюри
• Эффективное поле Вейсса
• Обменное взаимодействие
• Взаимодействие двух локальных магнитных моментов

Модуль 4

• Модель Гейзенберга и модель Изинга
• Приближение среднего поля в модели Изинга
• Уравнение Кюри-Вейсса. Закон Кюри-Вейсса
• Ферромагнитный переход в модели Изинга. Температура Кюри. Параметр порядка
• Зависимость параметра порядка от температуры в модели Изинга для ферромагнетика
• Основное и возбужденное состояние ферромагнетика в модели Изинга

Модуль 5

• Свободная энергия ферромагнетика в модели Изинга в приближении среднего поля. Свободная энергия ферромагнетика вблизи критической температуры
• Спонтанное нарушение симметрии при фазовых переходах парамагнетик/ферромагнетик
• Феноменологическая теория фазовых переходов второго рода (теория Ландау)
• Теплоемкость и магнитная восприимчивость ферромагнетика в модели Изинга в приближении среднего поля
• Критические индексы

Модуль 6

• Точное решение одномерной модели Изинга
• Приближение среднего поля в антиферромагнитной модели Изинга. Температура Нееля
• Магнитная восприимчивость изинговского антиферромагнетика в приближении среднего поля

Модуль 7

• Решение задач. Заключение

   

  Module 1

• Introduction. Classification of Phase Transitions

  Module 2

• Atomic Magnetic Moment
• Physical Quantities Characterizing the Magnetic Properties of a Substance

• Classification of Substances by Magnetic Properties

  Module 3

• Isolated Magnetic Moment in an External Magnetic Field
• System of Non-Interacting Local Magnetic Moments in an External Magnetic Field
• Curie Law
• Weiss Effective Field
• Exchange Interaction

• Interaction of Two Local Magnetic Moments

  Module 4

• Heisenberg Model and Ising Model
• Mean Field Approximation in the Ising Model
• Curie-Weiss Equation. Curie-Weiss Law
• Ferromagnetic Transition in the Ising Model. Curie Temperature. Order Parameter
• Temperature Dependence of the Order Parameter in the Ising Model for a Ferromagnet

• Ground and Excited States of a Ferromagnet in the Ising Model

  Module 5

• Free Energy of a Ferromagnet in the Ising Model in the Mean Field Approximation. Free Energy of a Ferromagnet Near the Critical Temperature
• Spontaneous Symmetry Breaking in Paramagnet/Ferromagnet Phase Transitions
• Phenomenological Theory of Second-Order Phase Transitions (Landau Theory)
• Heat Capacity and Magnetic Susceptibility of a Ferromagnet in the Ising Model in the Mean Field Approximation

• Critical Exponents

  Module 6

• Exact Solution of the One-Dimensional Ising Model
• Mean Field Approximation in the Antiferromagnetic Ising Model. Néel Temperature

• Magnetic Susceptibility of an Ising Antiferromagnet in the Mean Field Approximation

  Module 7

• Problem Solving. Conclusion

Знание классификации веществ по магнитным свойствам.

Знание закона Кюри.

Знание физической природы обменного взаимодействия.

Знание закона Кюри-Вейсса.

Знание модели Изинга.

Знание модели Гейзенберга.

Знание уравнения Кюри-Вейсса.

Знание приближения среднего поля.

Знание достоинств и недостатков приближения среднего поля.

Знание феноменологической теории Гинзбурга-Ландау.

Знание понятия спонтанного нарушения симметрии.

Знание критических индексов.

Знание основных свойства ферромагнетиков и антиферромагнетиков.

Knowledge of the classification of substances by magnetic properties.

Knowledge of the Curie law.

Knowledge of the physical nature of exchange interactions.

Knowledge of the Curie-Weiss law.

Knowledge of the Ising model.

Knowledge of the Heisenberg model.

Knowledge of the Curie-Weiss equation.

Knowledge of the mean-field approximation.

Knowledge of the advantages and disadvantages of the mean-field approximation.

Knowledge of the Ginzburg-Landau phenomenological theory.

Knowledge of the concept of spontaneous symmetry breaking.

Knowledge of critical indices.

Knowledge of the basic properties of ferromagnets and antiferromagnets.

Умение применять фундаментальные законы физики к расчетам магнитных характеристик вещества.

Умение рассчитывать температурные зависимости параметра порядка, теплоемкости и магнитной восприимчивости ферромагнетика.

Умение рассчитывать теплоемкость и магнитную восприимчивость системы локальных магнитных моментов в окрестности температуры Кюри.

Умение рассчитывать температурную зависимость магнитной восприимчивости антиферромагнетика в окрестности температуры Нееля.

Умение рассчитывать свободную энергию ферромагнетика в модели Изинга.

Умение находить точное решение одномерной модели Изинга.

Ability to apply fundamental laws of physics to calculating the magnetic properties of a substance.

Ability to calculate the temperature dependences of the order parameter, heat capacity, and magnetic susceptibility of a ferromagnet.

Ability to calculate the heat capacity and magnetic susceptibility of a system of local magnetic moments near the Curie temperature.

Ability to calculate the temperature dependence of the magnetic susceptibility of an antiferromagnet near the Néel temperature.

Ability to calculate the free energy of a ferromagnet in the Ising model.

Ability to find an exact solution to the one-dimensional Ising model.

Владение методами расчета и анализа температурных зависимостей параметра порядка, теплоемкости и магнитной восприимчивости для ферромагнетика и антиферромагнетика.

Mastery of methods for calculating and analyzing temperature dependences of the order parameter, heat capacity and magnetic susceptibility for a ferromagnet and antiferromagnet.

В результате обучения по курсу слушатель будет 

Знать:

• Классификацию веществ по магнитным свойствам.
• Закон Кюри.
• Физическую природу обменного взаимодействия.
• Закон Кюри-Вейсса. Модель Изинга.
• Модель Гейзенберга.
• Уравнение Кюри-Вейсса.
• Приближение среднего поля.
• Достоинства и недостатки приближения среднего поля.
• Феноменологическую теорию Гинзбурга-Ландау.
• Понятие спонтанного нарушения симметрии.
• Критические индексы.
• Основные свойства ферромагнетиков и антиферромагнетиков.

Уметь:

• Применять фундаментальные законы физики к расчетам магнитных характеристик вещества.
• Рассчитывать температурные зависимости параметра порядка, теплоемкости и магнитной восприимчивости ферромагнетика.
• Рассчитывать теплоемкость и магнитную восприимчивость системы локальных магнитных моментов в окрестности температуры Кюри.
• Рассчитывать температурную зависимость магнитной восприимчивости антиферромагнетика в окрестности температуры Нееля.
• Рассчитывать свободную энергию ферромагнетика в модели Изинга.
• Находить точное решение одномерной модели Изинга.

Владеть:

• Методами расчета и анализа температурных зависимостей параметра порядка, теплоемкости и магнитной восприимчивости для ферромагнетика и антиферромагнетика.

   

  Upon completion of this course, the student will

  Know:

• Classification of substances by magnetic properties.
• Curie's law.
• The physical nature of exchange interaction.
• Curie-Weiss law. Ising model.
• Heisenberg model.
• Curie-Weiss equation.
• Mean-field approximation.
• Advantages and disadvantages of the mean-field approximation.
• Ginzburg-Landau phenomenological theory.
• The concept of spontaneous symmetry breaking.
• Critical indices.

• Basic properties of ferromagnets and antiferromagnets.

  Be able to:

• Apply fundamental laws of physics to calculate the magnetic properties of a substance.
• Calculate the temperature dependence of the order parameter, heat capacity, and magnetic susceptibility of a ferromagnet.
• Calculate the heat capacity and magnetic susceptibility of a system of local magnetic moments near the Curie temperature.
• Calculate the temperature dependence of the magnetic susceptibility of an antiferromagnet near the Néel temperature.
• Calculate the free energy of a ferromagnet in the Ising model.

• Find an exact solution to the one-dimensional Ising model.

  Proficiency in:

• Methods for calculating and analyzing the temperature dependences of the order parameter, heat capacity, and magnetic susceptibility for a ferromagnet and antiferromagnet.