КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ № УД-288/р

Abstract

Метод компьютерного моделирования является как инструментом для научных ис- следований, так и методом образования. Этот метод способствует развитию исследова- тельского обучения, приближению процесса обучения к научному поиску, что является принципиально важным с точки зрения педагогики. Такой подход позволит ускорить достижение заданного уровня знаний и создать необходимую мотивацию для познава- тельной деятельности. Численное моделирование составляет неотъемлемую часть современной фунда- ментальной и прикладной науки, причем по важности оно приближается к традицион- ным экспериментальным и теоретическим методам. Поэтому будущие научные работ- ники, инженеры и преподаватели обязательно должны владеть технологией компью- терного моделирования, уметь исследовать различные физические явления и процессы с помощью компьютера. Суть метода компьютерного моделирования заключается в том, что создается математическая модель процесса. Благодаря замене реального объекта соответствую- щей ему моделью, появляется возможность сформулировать задачу его изучения как математическую и воспользоваться для анализа универсальным математическим аппа- ратом, который не зависит от конкретной природы объекта. Основная цель, преследуемая при прочтении данного спецкурса - дать представле- ния студентам о роли компьютеров в современной физике, основных методах компью- терного моделирования и областях их применения, продемонстрировать особенности применения основных методов компьютерного моделирования в физике твердого тела, научить студентов применять компьютерное моделирование в их научно- исследовательской работе. Настоящая программа состоит из двух частей. Первая часть посвящена роли компьютеров в физике и общим вопросам компьютерного моделирования многочас- тичных систем. Рассматривается стохастическое моделирование методом Монте Карло и детерминистическое (динамическое) моделирование методом молекулярной динами- ки. Здесь же на примере одномерного уравнения Шредингера рассматривается модели- рование квантовых систем. Во второй части рассматривается применение компьютерного моделирования в физике твердого тела. Основное внимание уделено моделированию пробегов ионов в твердых телах (методы МК и МД), моделированию электронной структуры твердых тел и моделированию дефектов и примесей. Рассмотрены также вопросы моделирования диффузионных процессов в твердых телах. Курс базируется на курсах общей и теоретической физики, высшей математики и основных курсах по физике твердого тела. В результате освоения курса «Компьютерное моделирование физических про- цессов» студенты должны: – знать основные методы компьютерного моделирования физических систем; – знать особенности моделирования физических систем; – уметь анализировать компьютерные модели физических процессов; – знать и уметь применять на практике программы общего и специального назначе- ния для моделирования физических процессов.