Тема 17 Затухающие и вынужденные колебания

1. Напишите дифференциальное уравнение затухающих механических колебаний и его решение, поясните все величины. Напишите выражение для амплитуды при затухающих колебаниях, нарисуйте график. Логарифмический декремент и коэффициент затухания. Период затухающих колебаний.

2. Электромагнитные колебания (ЭМК). Реальный колебательный контур. Баланс напряжений на контуре. Дифференциальные уравнения затухающих ЭМК. Частота затухающих колебаний. Коэффициент затухания. Время релаксации. Решение для заряда, тока и падения напряжения на конденсаторе, на сопротивлении, на емкости и на катушке индуктивности.

3. Зависимость амплитуды ЭМК для заряда, тока и напряжений от времени. Логарифмический декремент затухания. Энергия затухающих ЭМК. Добротность контура и его вычисление для реального колебательного контура.

4. Вынужденные механические колебания. Напишите дифференциальное уравнение и его решение. Расчет амплитуды и начальной фазы. Нарисуйте график амплитуды колебаний в зависимости от частоты вынуждающей силы. Резонанс.

5. Вынужденные ЭМК. Уравнение вынужденных ЭМК для напряжений. Дифференциальное уравнение вынужденных ЭМК и его решение для заряда, напряжения и тока. Нахождение амплитуды заряда, тока и напряжения.

6. Явление резонанса при ЭМК. Условие явления резонанса для заряда, для тока и напряжения на сопротивлении, на катушке индуктивности и на емкости. Расчет резонансных амплитуд для заряда, тока и напряжений.

Тема 18 Волновые процессы

1. Волны, дайте определение. Продольные и поперечные волны, приведите примеры. Волновой фронт и волновая поверхность. Получите уравнение плоской монохроматической бегущей волны. Длина волны, фаза и частота колебаний, фазовая скорость, волновое число.

2.Энергия волны. Объемна плотность энергии волны. Вектор Умова. Интенсивность волны и ее расчет. Метод Гюйгенса. Законы преломления и отражения для упругих волн.

3.Интерференция упругих волн. Расчет интерференционной картины при наложении двух когерентных волн

4. Стоячие волны. Получите выражение для смещения, нарисуйте график. Укажите на графике узлы и пучности, дайте пояснения.

Электромагнитные волны. Волновая оптика

Тема 19 Электромагнитные волны

1. Дифференциальные уравнения Максвелла. Граничные условия. Физическая сущность уравнений Максвелла. Получите уравнение электромагнитной волны.

2. Электромагнитные волны, дайте определение. Поперечность электромагнитных волн. Скорость электромагнитной волны в среде и в вакууме. Показатель преломления. Связь напряженностей электрического и магнитного полей в электромагнитной волне.

2. Плоская монохроматическая бегущая волна как следствие уравнений Максвелла: напишите выражения, сделайте рисунок.

3. Энергия электромагнитной волны. Объемная плотность энергии ЭМВ. Вектор Пойнтинга и среднее значение его модуля за период колебания. Интенсивность волны.

Тема 20 Волновая оптика

1. Интерференция света. Когерентность. Получение интерференционных картин. Оптическая разность хода. Условия максимумов и минимумов при интерференции. Применение интерференции.

2. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона. Просветленная оптика. Интерферометр и его виды. Принцип действия и практическое использование.

3. Дифракция света. Качественное объяснение дифракции на основе принципа Гюйгенса - Френеля. Зоны Френеля. Расчет амплитуды световой волны от точечного источника. Зонные и фазные пластинки их применение.

4. Дифракция Френеля на диске и отверстии. Расчет амплитуды и интенсивности света в точке наблюдения.

5. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Виды решеток. Дифракция на одномерной и двумерной решетках.

6. Дифракция на пространственной решетке. Уравнения Лауэ, и формула Вольфа- Брегов.

7.Угловая и линейная дисперсия. Разрешающая способность оптических приборов.

8. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Способы получения поляризованного света. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Законы Малюса и Брюстера.

9. Двойное лучепреломление. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей. Виды кристаллов. Определение направления обыкновенного и необыкновенного луча в анизотропной среде.

10. Поляризационные призмы и поляроиды их применение в технике.

11. Анализ поляризованного света.

12. Искусственная оптическая анизотропия. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Применение данного эффекта в технике. Влияние магнитного поля на оптическую активность веществ.

13. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Явление дисперсии. Электронная теория дисперсии света.

14.Поглощение электромагнитных волн веществом. Закон Бугера. Рассеяние света. Мутные среды. Коэффициент экстинкции, закон Релея. Молекулярное рассеяние.

15. Эффект Вавилова-Черенкова.

16. Эффект Доплера.

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ И ЭКЗАМЕНАМ

Электрическая постоянная е₀ = 8,85 • 10^-12 Кл²/Н.м².

Магнитная постоянная μ₀ = 4π·10 ^-7 Гн/м.

Заряд электрона е = 1,6·10 ^–19 Кл.