
- •Введение
- •Кинематика поступательного движения Введение
- •Кинематика поступательного движения. Основные кинематические характеристики
- •Скорость
- •Ускорение
- •Равнопеременное прямолинейное движение
- •Динамика поступательного движения Основные законы динамики
- •Первый закон Ньютона
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона
- •Закон изменения импульса
- •Закон сохранения импульса
- •Реактивное движение
- •Разновидности сил, играющих важную роль в механических процессах Классификация фундаментальных взаимодействий, известных современной физике
- •Сила трения
- •Закон Гука
- •Сила тяготения
- •Центростремительная сила
- •Работа и энергия
- •Работа нескольких сил, приложенных к телу
- •Мощность
- •Энергия
- •Вращательное движение твердого тела
- •Момент инерции тела
- •Теорема Штейнера
- •Момент силы
- •Кинематические характеристики вращательного движения твердого тела
- •Основной закон динамики вращательного движения (аналог второго закона Ньютона)
- •Кинетическая энергия вращающегося тела
- •Момент импульса
- •Поступательным и вращательным движением
- •Закон изменения и сохранения момента импульса
- •Сумма моментов импульсов тел, составляющих замкнутую систему, есть величина постоянная.
- •Практические приложения закона сохранения момента импульса
- •Гармонические колебания
- •Уравнение гармонического колебания
- •Кинематические характеристики гармонического колебательного движения
- •Сложение гармонических колебаний
- •3. Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаний
- •4. Частные случаи
- •Стоячие волны
- •Постулаты специальной теории относительности
- •Постулаты Эйнштейна
- •1. Принцип относительности.
- •Преобразования Лоренца
- •Следствия из преобразований Лоренца
- •Основной закон релятивистской динамики для материальной точки
- •Закон взаимосвязи массы и анергии
- •Молекулярная физика. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества
- •Вывод основного уравнения молекулярно кинетической теории идеального газа (уравнения Клаузиуса)
- •Уравнение Больцмана
- •Связь между давлением и температурой газа
- •Распределение молекул по скоростям и энергиям. Барометрическая формула
- •Число степеней свободы
- •Внутренняя энергия идеального газа
- •Первое начало термодинамики. Работа газа. Теплоемкость Основные понятия
- •Работа газа
- •Первое начало термодинамики
- •Теплоемкость газа
- •Адиабатический процесс
- •Второе начало термодинамики
- •Теорема Карно
- •Энтропия по Клаузиусу
- •Энтропия по Больцману
- •Явления переноса
- •Реальные газы Агрегатные состояния
- •Фазовые переходы
- •Эффект Джоуля-Томсона
- •Изотермы Ван-дер-Ваальса
- •Эффект Джоуля-Томсона для газа Ван-дер-Ваальса
- •Свойства жидкостей Поверхностное натяжение
- •Капиллярные явления
- •Свойства твердых тел Строение кристаллов
- •Кристаллизация, плавление и типы решеток
- •Тепловое расширение
- •Теплоемкость твердых тел
- •Основы гидродинамики Течение жидкости. Неразрывность струи
- •Уравнение Бернулли
- •Электростатика Электрические заряды. Закон Кулона
- •Закон сохранения электрического заряда
- •Закон Кулона
- •Напряженность электрического поля
- •Принцип суперпозиции полей
- •Силовые линии
- •Теорема Гаусса-Остроградского. Вычисление полей Поток вектора напряженности электрического поля
- •Теорема Гаусса-Остроградского
- •Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости
- •Напряженность электрического поля между разноименно заряженными пластинами
- •Напряженность электрического поля равномерно заряженной тонкой нити бесконечной длины
- •Напряженность электрического поля равномерно заряженной сферы
- •Потенциал электрического поля. Потенциальная энергия взаимодействия зарядов
- •Работа точечного заряда по перемещению пробного заряда
- •Потенциальная энергия взаимодействия системы зарядов
- •Электрический потенциал
- •Связь между электрическим потенциалом и напряженностью электрического поля
- •Эквипотенциальные поверхности
- •Проводники в электрическом поле
- •1. Свойства проводников
- •2. Электрическая емкость
- •3. Энергия электростатического поля
- •Диэлектрики в электрическом поле
- •Постоянный электрический ток
- •1. Сила и плотность тока
- •2. Закон Ома
- •Электрические цепи
- •Закон Ома для полной цепи:
- •Контактные явления Работа выхода
- •Законы Вольта
- •Контактная разность потенциалов
- •Термоэлектрические явления
- •Электрический ток в полупроводниках
- •Собственная проводимость полупроводников
- •Примесная проводимость полупроводников
- •Контакт р- и п-полупроводников. Полупроводниковый диод
- •Магнитное поле токов
- •1. Магнитное поле и его характеристики
- •2. Закон Био-Савара-Лапласа
- •Напряженность поля в центре кругового витка
- •Напряженность поля прямолинейного проводника с током
- •Напряженность поля соленоида и тороида
- •Действие магнитного поля на проводник с током и движущийся заряд Закон Ампера
- •Сила Лоренца
- •Движение заряженной частицы в магнитном поле
- •Работа по перемещению
- •Магнитные свойства вещества
- •1. Парамагнетизм и диамагнетизм
- •Ферромагнетизм
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея Энергия магнитного поля
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея
- •Колебательный контур. Излучение электромагнитных волн
- •Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны
- •Свет и его свойства. Геометрическая оптика Свойства света
- •Геометрическая оптика
- •Дисперсия света
- •Типы спектров
- •Основные фотометрические характеристики
- •Интерференция света Условия возникновения и сущность явления интерференции
- •Условия максимумов и минимумов интерференционной картины
- •Применение интерференции света.
- •Дифракция света Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля
- •Дифракция Френеля
- •Дифракция Фраунгофера
- •Поляризация света Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация при двойном лучепреломлении
- •Вращение плоскости поляризации
- •Законы теплового излучения
- •Свойства теплового излучения
- •Характеристики теплового излучения
- •Поглощательные характеристики тела
- •Понятие абсолютно черного тела
- •Законы излучения абсолютно черного тела
- •Формула Планка
- •Квантовые свойства электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект
- •Масса и энергия фотона Световое давление
- •Эффект Комптона
- •Строение атома водорода по Бору
- •Первый постулат Бора.
- •Второй постулат Бора.
- •Элементы квантовой механики. Частица в одномерной потенциальной яме Корпускулярно-волновой дуализм
- •Общее нерелятивистское уравнение Шредингера
- •Стационарное уравнение Шредингера
- •Строение ядра атома. Виды радиоактивного распада
- •Закон радиоактивного распада
- •Цепная реакция. Устройство и принцип действия ядерного реактора
- •Биологическое действие радиоактивных излучений Элементы дозиметрии радиоактивных излучений
- •Источники радиоактивных излучений
- •Действие облучения на органы и ткани
- •Механизм биологического действия радиации
- •Практическое использование ионизирующих излучений
- •Современные представления о строении элементарных частиц. Лептоны, кварки, глюоны. Кварки
- •Лептоны
- •Физический вакуум
- •Виртуальные частицы
- •Строение и эволюция Вселенной
- •Закон эволюции. Критическая плотность
Современные представления о строении элементарных частиц. Лептоны, кварки, глюоны. Кварки
В настоящее время считается, что все тяжелые частицы (адроны, мезоны, гипероны) состоят из кварков. Таким образом, именно кварки можно рассматривать как истинно элементарные частицы, своеобразные кирпичики мироздания.
Кварковая модель строения целого класса микрочастиц предложена в 1964 году независимо друг от друга американскими физиками Гелл-Манном и Цвейгом. Гелл-Манн назвал тройку новых фундаментальных частиц кварками (от англ. quark), а Цвейг — "эйсами" (от англ асе — "карточный туз").
Что касается названия "кварк", то Гелл-Манн предупредил в своей статье, что это — непонятное восклицание героя одного из романов Дж. Джойса — Финигана Вейка. Предложение использовать выкрик Финигана в качестве названия новых фундаментальных частиц кажется остроумным. Название "кварк" привилось повидимому потому, что оно звучит таинственно, а также вследствие научного авторитета самого Гелл-Манна.
Три кварка, введенные Гелл-Манном и Цвейгом, в настоящее время обозначают символами и, » и d. Электрические заряды этих кварков 2/3|е|, —1/3|е| и — 1/3|е|. Появление дробных зарядов по отношению к заряду электрона было крайней неожиданностью для большинства физиков.
Символы и и d произведены от английских слов up, down, означающих, что проекция изоспина направлена "вверх" или "вниз", а символ s — первая буква английского слова strangeness (странность). Попытаемся по аналогии с теорией атомов и атомных ядер построить модели систем, образованных из кварков. Поскольку массы кварков, входящих в состав адронов, примерно одинаковы, адроны разумнее сравнивать не с атомами, а с атомными ядрами. Эта аналогия приводит нас к формулам
Дальнейшие исследования, выполненные в работах Намбу, Кара, Миямото, Тавхелидзе показали, что нужно ввести три разновидности уже известных кварков.
Новые квантовые (1,2,3) числа получили название "цвет", а для старых (u, s, d) принят термин "аромат". Для конкретизации цветов пользуются словами "красный", "зеленый", "синий", а для аромата используются старые обозначения u, s, d. Аромат сохраняется в сильных и электромагнитных взаимодействиях.
Дальнейшие исследования физики микромира показали, что существуют, по крайней мере, кварки шести ароматов, которые удобно классифицировать по степеням свободы цвета и аромата следующим образом:
Взаимодействие между кварками осуществляется с помощью глюонов. Это взаимодействие, называемое асимптотически свободным, обладает необычными свойствами. При приближении кварков друг к другу сила взаимодействия между ними стремится к нулю; если же кварки удаляются друг от друга, то она быстро возрастает. Как показывает расчет, для того, чтобы оторвать кварки друг от друга, надо затратить такое большое количество энергии, что его хватает для образования двух новых кварков. Поэтому кварки в принципе нельзя оторвать друг от друга и в природе они встречаются только парами или тройками. В свободном состоянии кварки не обнаружены. Тяжелые частицы адроны состоят из кварков и антикварков. Приведем примеры. π+-мезон включает в себя кварк и антикварк d и имеет структуру (uđ), π--мезон (ūd), k+-мезон (ds), ∑+-гиперон (ииз), ∑°-гиперон (uds), и т.д. Античастицы отличаются от частиц знаками электрических зарядов. Остальные квантовые числа у античастиц так же имеют знак, обратный знаку квантовых чисел частиц. Массы частиц и античастиц в точности совпадают.