Контрольные вопросы

1. Магнитное поле. Контур с током в магнитном поле, его магнитный и вращательный моменты. Магнитная индукция.

2. Элемент тока. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей. Линии индукции, их свойства.

3. Закон Ампера. Взаимодействие двух длинных параллельных проводников с токами.

4. Сила Лоренца и ее свойства. Движение частиц в магнитном поле. Эффект Холла.

5. Циркуляция вектора индукции. Закон полного тока. Соленоид, его магнитное поле.

6. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитной индукции.

7. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.

8. Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность соленоида.

9. Взаимная индукция. Трансформатор.

10. Энергия магнитного поля, плотность магнитной энергии.

11. Магнитное поле в веществе. Магнитная восприимчивость. Относительная магнитная проницаемость.

12. Парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики.

13. Свободные незатухающие и затухающие колебания.

14. Вынужденные электрические колебания.

15. Цепи переменного тока.

16. Плоская электромагнитная волна. Энергия волны. Объемная плотность энергии

Список рекомендуемой литературы

1. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высш. шк., 1998. – 542 с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1988. – Т. 2. – 496 с.

3. Чертов А.Г. Задачник по физике / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев. – М.: Высш. шк., 1988. – 527 с.

4. Верхотуров А.Р. Электродинамика. Физика колебаний и волн. Квантовая физика: учеб. пособие / А.Р. Верхотуров, В.А. Шамонин. – Чита: ЧитГУ, 2004. – 199 с.

5. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики / Волькенштейн В.С.-СПб.: Книжный мир, 2005. – 328 с.

6. Дзюба Г.А. Электричество и магнетизм: метод. указания / Г.А. Дзюба, В.А. Шамонин и др. – Чита: ЧитГТУ, 1996. – Ч. 1. – 47 с.

2. Оптика

2.1. Основные формулы и законы

Скорость света в среде

,

где с – скорость света в вакууме; n – показатель преломления среды.

Оптическая длина пути световой волны

L = nl,

где l – геометрическая длина пути световой волны в среде с показателем преломления n.

Оптическая разность хода двух световых волн (рис. 2.1)

Δ = L₁ –L₂.

Зависимость разности фаз от оптической разности хода световых волн

,

где  – длина световой волны.

Условие максимального усиления света при интерференции

Δ = ±k, (k=0, 1, 2,...).

Условие максимального ослабления света

.

Оптическая разность хода световых волн, возникаю­щая при отражении монохроматического света от тонкой пленки,

,

или

Δ = 2dncosi₂± ,

где d – толщина пленки; n – показатель преломления пленки; i₁ – угол падения; i₂ – угол преломления света в пленке.

Радиус светлых колец Ньютона в отраженном свете

, (k = 1, 2, 3,…),

где k – номер кольца; R – радиус кривизны.

Радиус темных колец Ньютона в отраженном свете

.

Угол φ отклонения лучей, соответствующий макси­муму (светлая полоса) при дифракции на одной щели, определяется из условия

asinφ = (2k+l) , (k = 0, 1, 2, 3,...),

где a – ширина щели; k – порядковый номер максимума.

Угол φ отклонения лучей, соответствующий максимуму (светлая полоса) при дифракции света на дифракционной решетке, определяется из условия

dsinφ = ±k (k = 0, 1, 2, 3, ...),

где d – период дифракционной решетки.

Разрешающая способность дифракционной решетки

,

где Δ – наименьшая разность длин волн двух соседних спектральных линий ( и +Δ), при которой эти линии могут быть видны раздельно в спектре, полученном посредством данной решетки; N – полное число щелей решетки.

Формула Вульфа-Брэггов

2dsin = k,

где  – угол скольжения (угол между направлением параллельного пучка рентгеновского излучения, падающего на кристалл, и атомной плоскостью в кристалле); d – расстояние между атомными плоскостями кристалла.

Закон Брюстера

tg_B = n₂₁,

где _B – угол падения, при котором отразившийся от диэлектрика луч полностью поляризован; n₂₁ – относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Закон Малюса

I = I₀cos²,

где I₀ – интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; I – интенсивность этого света после анализатора;  – угол между направлением колебаний электрического вектора света, падающего на анализатор, и плоскостью пропускания анализатора (если колебания электрического вектора падающего света совпадают с этой плоскостью, то анализатор пропускает данный свет без ослабления).

Угол поворота плоскости поляризации монохроматического света при прохождении через оптически активное вещество:

а) φ = d (в твердых телах),

где  – постоянная вращения; d – длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе;

б) φ = []d (в растворах),

где [] – удельное вращение;  – массовая концентрация оптически активного вещества в растворе.

Релятивистская масса

, или ,

где m₀ – масса покоя частицы;  – ее скорость; с – скорость света в вакууме;  – скорость частицы, выраженная в долях скорости света (=/c).

Взаимосвязь массы и энергии релятивистской частицы

Е = mс², или ,

где Е₀ = m₀с² – энергия покоя частицы.

Полная энергия свободной частицы

Е = Е₀+Т,

где Т – кинетическая энергия релятивистской частицы.

Кинетическая энергия релятивистской частицы

T = (m-m₀)c², или .

Импульс релятивистской частицы

, или .

Связь между полной энергией и импульсом реляти­вистской частицы

.

Закон Стефана-Больцмана

R_e = σT⁴,

где R_e – энергетическая светимость (излучательность) абсолютно черного тела; σ – постоянная Стефана-Больцмана; Т – термодинамическая температура Кельвина.

Закон смещения Вина

λ_m = b/T,

где λ_m – длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения; b – постоянная Вина.

Энергия фотона

ε=hv, или ε=ћ,

где h – постоянная Планка; ћ – постоянная Планка, деленная на 2π; v – частота фотона;  – циклическая частота.

Масса фотона

,

где с – скорость света в вакууме; λ – длина волны фотона.

Импульс фотона

p=mc=h/λ.

Формула Эйнштейна для фотоэффекта

hv=А+T_тах=А+m²_max/2,

где hv – энергия фотона, падающего на поверхность (металла; А – работа выхода электрона; T_mах – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона. Красная граница фотоэффекта

v₀=A/h, или λ₀=hc/A,

где v₀ – минимальная частота света, при которой еще возможен фотоэффект; λ₀ – максимальная длина волны света, при которой еще возможен фотоэффект; h – постоянная Планка; с – скорость света в вакууме.

Формула Комптона

,

или

,

где λ – длина волны фотона, встретившегося со свободным или слабосвязанным электроном; λ‘– длина волны фотона, рассеянного на угол θ после столкновения с электроном; m₀ – масса покоящегося электрона.

Комптоновская длина волны

Λ = h/(m₀с) (Λ = 2,436 пм).

Давление света при нормальном падении на поверх­ность

p = E_e(1+ρ)/c = w(1+ρ),

где Е_е – энергетическая освещенность (облученность); w – объемная плотность энергии излучения; ρ – коэффициент отражения.