Тема 12. Волновые процессы

Волновое движение. Волны в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Уравнение волны и его решение. Характеристики волны. Энергия волны, поток энергии, плотность энергии. Звук. Шкала интенсивности звука. Спектр сигнала. Ультразвуковая дефектоскопия. Активные и пассивные методы дефектоскопии.

Электромагнитные волны. Плотность потока энергии электромагнитного поля, вектор Умова-Пойнтинга. Шкала электромагнитных волн.

Спектр Фурье. Характеристики сигналов. Прием и передача сигналов. Амплитудная модуляция сигнала. Спектр сигнала. Амплитудно-частотные характеристики приемных устройств. Приемники прямого усиления и супергетеродинные приемники. Основы магнитной записи и воспроизведения. Искажения сигналов. Частотная модуляция. Достоинства и недостатки фазовой модуляции.

Формирование телесигнала. Спектр видеосигнала. Телеприемники. Аналоговое телевидение. Цифровое телевидение

Воздействие электромагнитных волн на биологические объекты. Санитарные нормы воздействия электромагнитного поля. Электромагнитное излучение бытовых приборов, компьютеров, мобильных телефонов.

Интерференция волн. Когерентность и монохроматичность волн. Интерференция света. Оптическая длина пути. Способы получения когерентных источников. Расчет интерференционной картины от двух источников.

Интерференция в тонких пленках. Принципы просветленной оптики. Торговые марки. Бижутерия. Интерференционные методы контроля поверхности. Когерентность и ее использование в технике. Голография.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Условия наблюдения дифракции. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга. Изучение структуры кристаллов.

Оптические схемы микроскопа, телескопа, фотоаппарата, бинокля. Увеличение микроскопа, характеристики телескопа, бинокля. Разрешающая сила объектива. Фотоаппарат. ПЗС-матрицы. Цифровые фотокамеры.

Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Двойное лучепреломление. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Поляроиды и поляризационные призмы. Закон Малюса. Вращение плоскости поляризации. Сахарометрия.

Тема 13. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

Модель среды с дисперсией. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсия. Групповая скорость. Поглощение волн на границе раздела двух сред.

Элементы нелинейной оптики. Понятия о простейших нелинейных явлениях: самофокусировка света, генерация гармоник, вынужденные рассеяния.

Аналитические методы содержания проб газов, жидкостей, твердых тел.

РАЗДЕЛ 5. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Тема 14. Экспериментальное обоснование основных идей квантовой механики.

Тепловое излучение и квантовая природа света. Абсолютно черное тело. Законы излучения черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка.

Тепловизоры. Использование тепловизоров.

Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Энергия, масса и импульс фотона. Давление света.

Тема 15. Корпускулярно-волновой дуализм.

Гипотеза де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно волнового дуализма свойств вещества. Волновые свойства микрочастиц и соотношение неопределенностей.

Описание микрочастиц в кантовой механике. Волновая функция. Уравнение Шредингера. Частица в одномерной потенциальной яме. Прохождение частицы над и под потенциальным барьером. Туннельный эффект.

Тема 16. Атом.

Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона в атоме водорода. Спин электрона. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Структура энергетических уровней в многоэлектронных атомах Периодическая система элементов Менделеева.