7M05301 Физика в КазНЖПУ

Курс направлен на обеспечение практического овладения иностранным языком, формирование межкультурно-коммуникативной компетенции магистрантов неязыковых специальностей в процессе иноязычного образования на уровне сверхбазовой стандартности (С1).

Курс «Численные методы в физике» направлен на овладение знаниями и практическими навыками о постановке физической задачи и поиска наиболее эффективного численного решения этой задачи. Следующие темы будут изучаться в этом курсе: Численные методы в физике: основные понятия, постановка задачи. Приближение функций. Интерполяция функций. Подбор эмпирических формул. Линейная и квадратичная интерполяция. Приближение функций. Аппроксимация функций. Метод наименьших квадратов. Методы численного интегрирования. Методы прямоугольников, трапеций. Метод Симпсона. Метод Монте-Карло. Численное решение различных интегральных и дифференциальных уравнений, описывающих физическое явление или процесс.

В курсе рассматриваются: Принцип относительности Галилея. Принципы теории относительности. Пространство, временные координаты и преобразование Лоренц. Общий тензорный анализ. Принцип эквивалентности. Релятивистский закон сложения скоростей. Масса тела в СТО. Связь общей теории относительности с геометрией Римана. Теория тяготения Эйнштейна. Физические основы общей теории относительности и ее следствия.

В дисциплине «Компьютерные технологий в науке и образований» магистранты приобретут знания и практические навыки использования современных информационных технологий как инструмента для решения на высоком уровне научных и образовательных задач в области фундаментальной и прикладной физики, и практические навыки использования сетевых и мультимедиа технологии в образовании и науке; овладеют методами решения специальных задач с применением компьютерных и мультимедиа технологий в профессиональной педагогической и научной деятельности в области физики.

В дисциплине «Планирование и организация научных исследований» рассматривается особенности развития науки в ХХІ веке: приоритетные направления науки в Республике Казахстан и за рубежом (в Японии, Европе, США, Китае, России и др. странах), планирование и организация научных исследований, а также обработка экспериментальных данных.

Дисциплина «Основные принципы современной физики» устанавливает взаимосвязь между современными достижениями физики и изменениями научной картины мира. Изучение дисциплины магистрантами необходимо для понимания современной физической картины мира, современных не решенных научных физических проблем, их междисциплинарных взаимосвязей, современных научных тенденциях. Дисциплина также дает знания о новейших физических методах исследования и научных технологиях. Перечень тем охватываемых дисциплиной: Предмет и структура современной физики. Основные этапы развития физики. Фундаментальные физические теории. Современная экспериментальная физика. Основные нерешенные проблемы физики. Связь физики с другими науками и техникой. Наиболее актуальные направления развития физики: Астрофизика. Физика высоких энергий, физика элементарных частиц. Проблемы термоядерной энергетики. Физика Земли. Физика атмосферы и ионосферы. Физика океана. Солнечно-земные связи. Радиофизика. Физика конденсированного состояния. Фотоника. Метрология. Проблемы искусственного интеллекта и глобальных информационно измерительных систем и систем связи. Квантовые компьютеры. Нейронные сети. Создание новых языков программирования. Создание высокоскоростных распределенных информационно измерительных систем. Создание новых методов передачи данных с помощью закрученных фотонов. Создание новых типов памяти сверхвысокой емкости.

В курсе рассматриваются: Физика открытых систем. Чарльз Дарвин и Людвиг Больцман: путь к физике открытых систем. Сложность открытых систем и синергетика. Хаос и порядок. Самоорганизация. Роль энтропии в открытых системах. Неравновесные фазовые переходы и условия образования диссипативных структур. Динамический хаос и его конструктивная роль. Динамическое и статистическое описание сложных движений. Энтропия и информация открытых систем. Энтропия Больцмана. Функционал Ляпунова. Энтропия и теорема Гиббса. Информация открытых систем. Закон сохранения суммы информации и энтропии. Геометрия и физика фракталов. Фракталы как структуры Размерность Хаусдорфа. Подобие и скейлинг фракталов. Размерность подобия фракталов. Множество Мандельброта. Природные фракталы

Курс рассматривает возникновение и становление науки, основы мировоззрения, функции науки. В процессе освоения особенностей основных концепций и направлений неклассических, постнеклассических этапов развития науки и постпозитивистских, постклассических этапов формируется представление о научной картине мира и на основе структуры и уровней научного знания, идеалов и норм науки уделяется пристальное внимание философским основам науки, дается подробный анализ проблемы научных традиций, становления науки как профессии. Цель-определить роль науки в решении проблем современной глобальной цивилизации на основе аксиологических аспектов науки. Задача-всестороннее рассмотрение истории и философии естественных и технических наук; истории и философии социальных и гуманитарных наук.

Термодинамика: смеси рабочих тел, теплоемкость, законы термодинамики, термодинамические процессы и циклы, реальные газы и пары, термодинамика потоков, термодинамический анализ теплотехнических устройств, фазовые переходы, химическая термодинамика. Циклы теплосиловых установок. Теория теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение, теплопередача, интенсификация теплообмена. Основы массообмена. Тепло массообменные устройства. Основы расчета теплообменных аппаратов. Топливо и основы горения. Теплогенерирующие устройства, холодильная и криогенная техника. Применение теплоты в отрасли. Охрана окружающей среды. Основы энергосбережения. Вторичные энергетические ресурсы. Основные направления экономии энергоресурсов

В этой дисциплине магистранты будут изучать математический аппарат глав современной теоретической физики, решать теоретические задачи аналитическии и численно, моделировать явления и процессы, в том числе и на компьютере. Следующие дополнительные главы теоретической физики будут изучаться в ходе освоения этой дисциплины: механика сплошных сред; законы сохранения: энергий, массы, импульса, момента импульса; гидродинамика; гидроаэродинамика; теория хаоса; теория возмущений.

В курсе рассматриваются: Фундаментальные физико-химические основы нанотехнологий. Основные понятия и определения наук о наносистемах и нанотехнологий. Особенности физических взаимодействий на наномасштабах. Способы получения наноматериалов. Методы исследования и диагностика нанообъектов и наносистем. Квантовая механика наносистем. Структура пористых и нанодисперсных систем. Фундаментальные механизмы образования нанодисперсных систем. Композитные наноматериалы. Основные подходы к синтезу наноматериалов.

В курсе магистранты ознакомятся с математическими основами и физическими принципами теории гравитации: Ньютоновской теорией тяготения, специальной теорией относительности, тензорами в пространстве Минковского, элементами римановой геометрии, Эйнштейновской теорией гравитации, альтернативными и модифицированными теориями гравитации.

В ходе курса магистрант изучает современное состояние использования возобновляемых энергоресурсов, проблемы и перспективы развития этих направлений энергетики; принцип работы и конструкция выполнения основных элементов устройств преобразования энергии; технико-экономические показатели возобновляемых и нетрадиционных источников энергии.

Дисиплина «Современный физический эксперимент» направлена на изучение и применение в конкретной области физики современных методов экспериментальных исследований. В дисциплине магистранты изучать принципы работы, выбор соответствующего и проектирование современных измирительных приборов и физического оборудования.Магистранты овладеют практическими навыками использования математического и компьютерного моделирования физических явлений и процессов, и представления их в виде эксперимента, в том числе и виртуального. Овладеют сопроводительным программным обеспечением современных физических экспериментов, методами визуализации физических экспериментов, современными методами аналитического и численного расчета, проектирования и анализа физических экспериментов, методами автоматизаций и оптимизаций экспериментальных работ по физике.

В курсе рассматриваются: Физические законы в астрофизике. Связь астрофизики и физики. Задачи астрофизики. Солнечная система. Межзвёздная среда. Внутреннее строение звёзд. Состояние вещества в звёздах. Эволюция звёзд. Строение Галактики. Элементы космологии. Строение Вселенной. Классификация галактик. Скопления галактик. Активные галактики и квазары. Наблюдательная космология: закон Хаббла. Крупномасштабная структура Вселенной. Ускорение в расширении Вселенной.

Курс предусматривает совершенствование подготовки специалистов в области науки, рассматривает вопросы о профессиональной компетентности, коммуникативных знаниях педагога высшей школы путем анализа содержания и структуры педагогической деятельности на основе теории обучения в Высшей школе. Формируется способность организации учебного процесса через освоение современных педагогических технологий в вузе, инновационных процессов в профессиональном образовании. Цель-подготовка магистрантов к профессиональной, педагогической деятельности на достигнутой основе современной науки и воспитания. Задача-направить на ознакомление с теорией и технологией будущей профессии; познакомиться с менеджментом управления образовательным процессом в системе вуза; выявить и создать условия для обсуждения актуальных исследовательских проблем в области педагогики Высшей школы.

В курсе рассматриваются научно-методические основы управления и психология управления, психологические теории управления. Общетеоретические проблемы психологии управления, личностные особенности менеджера, профессиональная деятельность, функции психология общего управленческого общения. анализируется комплексно. Цель-освоение технологий предупреждения профессиональной деформации личности через стратегию поведения субъекта, объекта управления в процессе управления. Задача-психологическое сопровождение кадровой политики организации; выявление психологических особенностей задач управления.

Методы квантово-химического моделирования являются одним из современных способов описания, прогнозирования, оценки атомно-молекулярных процессов в физике конденсированного состояния. Квантово-химическое моделирование использует экспериментальные, эмпирические и полуэмпирические методы исследования при описании физических и химических, электронных свойств мультифункциональных новых материалов. В дисциплине интегрированы теоретические и экспериментальные знания по дисциплинам квантовой физики, статистической физики, молекулярной механики, молекулярной динамики, численных методов. В дисциплине рассматриваются основные приближения, используемые в квантовой механике (метод Хартри-Фока, одноэлектронное приближение, многоэлектронное приближение, теория функционала плотности (DFT)) и теория функционалов. Практические занятия реализуются доступными программами, реализующими методы квантово-химического моделирования, программами VASP, MOPAK, SAGE MD, а визуализация многокомпонентных систем-программами VESTA, Orign.

В ходе изучения дисциплины рассматриваются введение в теорию твердого состояния: теория Друде, энергетические зоны, распределение Ферми-Дирака. Модель свободных электронов. Модели Дебая и Эйнштейна. Квантование коллективных возбуждений в твердом теле, представление о квазичастицах. Фононы в ковалентных, молекулярных и ионных кристаллах. Плазменные волны в твердых телах. Плазмоны. Экранирование. Спиновые волны. Магноны. Квантово-размерные эффекты. Модели Адрерсона, Мотта и Лифшица для аморфного конденсированного состояния. Современные приложения квантовой теории твердого состояния в квантовой электронике, фотонике и спинтронике. Квантовые ямы, проволоки и точки.

Так как теоретический и экспериментальный аппарат физики конденсированного состояния применяться в химии, материаловедении, инженерии, нанотехнологиях, атомной физике, ядерной физике и даже в биофизике, это дисциплина является наиболее активно развивающейся областью физики. Дисциплина дает магистрантам знания о большом количестве взаимодействующих между собой частиц с сильными связями. Дисциплина построена в следующей последовательности глав физики конденсированного состояния: структурные единицы веществ, физические и химические основы связей частиц, взаимодействия частиц, жидкости и твердые тела, различные направления и приложения физики конденсированного состояния. В свою очередь каждая из этих глав состоит из множества тем и подтем раскрывающих суть современной физики конденсированного состояния.

Дисциплина «Основы аэрогидродинамики» излагается как часть теоретической физики. В дисциплине рассматриваются следующие темы: Уравнения динамики в задачах несжимаемых и сжимаемых, идеальных и вязких жидкостей и газов при ламинарных и турбулентных режимах движения. Ламинарные и турбулентные пограничные слои, возникновение турбулентности. В ходе изучения курса студенты овладеют навыками анализа физических процессов и методами решения задач с помощью уравнений аэрогидродинамики.

Физика элементарных частиц или физика высоких энергий рассматривает частицы участвующие в электромагнитном, слабом и сильном взаймодействиях. Это кварки, лептоны и нейтрино, их энергии, взаимодействия и их механизмы, статистики, превращения, заряды, спины и другие аспекты физики элементарных частиц.

Дисциплина посвящана изучению природы частиц, составляющих материю и излучение. Начинается изложение данной дисциплины с классификацией элементарных частиц, полей и взаимодействии. В дальнейшем дисциплина дает знания по следующим разделам: понятийный математический аппарат: квантованных полей, стандартной модели частиц и ее расширений, таких как бозоны Хиггса и другие. Приложения физики высоких энергий к астрофизики, космологии, а также к теории гравитации.

Структура голографии. Методы и схемы оптической голографии. Применение голографии. Газовые и ионные лазеры. Молекулярные и твердотельные, полупроводниковые лазеры. Особенности динамических характеристик лазеров. Лазерный гироскоп. Основные параметры и типы волокон. Хроматическая дисперсия и нелинейные эффекты в волокнах. Оптические стекла для волоконной оптики. Достижения и перспективы интегральной оптики. Эффективная толщина волновода. Интегрально-оптические элементы связи. Элементы связи между волноводами. Исследование параметров оптических волноводов. Основы создания дифракционных оптических элементов. Пути и методы получения зонированных пластинок со сложным профилем зон.

«Теория струи» лежит в основе всех технологий производства – реактивные движения, процессов горения в цементных и мартеновских печах. Теория струй создана на основании многих экспериментальных работ. В дисциплине «Теория струй» – с теоретической и экспериментальной точки зрения рассматриваются ламинарные и турбулентные течения вязких, несжимаемых жидкостей (плоские, осесимметричные струи, полуограниченные потоки, свободные, затопленные и радиальные струи).

Изучает актуальные проблемы современной философии науки, профессиональные основы ориентационной и речевой коммуникации (прослушивание, чтение, речь, письмо), навыки работы с деловой перепиской (письмо, электронная почта и т. д.).

Реализует эксперименты различной сложности в области физике на испытательном оборудований, приборах и установках.

Обрабатывает информацию используя современные программы, средства и методы компьютерных и информационных технологий.

Разрабатывает физические, математические, компьютерные модели изучаемых явлений и процессов.

Применяет современные методы и методики обучения, технологии в своей педагогической деятельности.

Планирует и проводит аналитические и численные расчеты, теоретические и экспериментальные задачи, научные работы в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики.

Формулирует полученные знания, умения и навыки в области физики в своей дальнейшей профессиональной деятельности.

Использует теоретико-методологические основы развития педагогической и психологической науки, методы обучения, процессы управления и освоения, сущность и содержание психолого-педагогических исследований в профессиональной деятельности.