- •А.А. Жаксылыкова, в.А. Паюк
- •Конспект лекций для студентов дистанционной формы обучения
- •1 Введение
- •2 Цели и задачи курса
- •3 Рабочая программа
- •4 Колебательное движение
- •4.1 Гармонические колебания
- •4.1.1 Основные понятия
- •4.1.2 Параметры гармонических колебаний
- •4.1.3 Кинематика гармонических колебаний
- •4.1.4 Дифференциальное уравнение гармонических колебаний
- •4.1.5 Динамика гармонических колебаний
- •4.1.5.1 Пружинный маятник
- •4.1.5.2 Математический маятник
- •4 .1.5.3 Физический маятник
- •1.1.5.4 Гармонические колебания в колебательном контуре
- •4.1.6 Электромеханическая аналогия
- •4.1.7 Энергия гармонических колебаний
- •4.1.8 Сложение гармонических колебаний
- •4.1.8.1 Колебания одного направления и одинаковой частоты. Биения
- •4.1.8.2 Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •4.2 Затухающие колебания
- •4.2.1 Дифференциальное уравнение затухающих колебаний
- •4.2.2 Параметры затухающих колебаний
- •4.2.3 Режимы затухающих колебаний
- •4.3 Вынужденные колебания
- •4.3.1 Условия возникновения вынужденных колебаний
- •4.3.2 Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний.
- •4.3.3 Резонанс
- •4.4 Автоколебания
- •4.5 Переменный ток
- •4.5.1 Вынужденные электромагнитные колебания. Закон Ома для переменного тока.
- •4.5.2 Мощность, выделяемая в цепи переменного тока
- •5.1 Волновые процессы.
- •5.1.1 Основные понятия.
- •5.1.2 Уравнение бегущей волны.
- •5.1.3 Дифференциальное уравнение волны (волновое уравнение)
- •5.2 Энергия волны
- •5.3 Интерференция волн
- •5.3.1 Стоячие волны
- •5.4 Некоторые свойства электромагнитной волны
- •5.5 Излучение электромагнитных волн
- •6 Оптика
- •6.1 Развитие представлений о свете
- •6.1.1 Оптическое излучение.
- •6.1.2 Природа света.
- •6.2 Геометрическая оптика
- •6.3 Основные фотометрические величины и их единицы
- •1) Энергетические — характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к его действию на приемники излучения;
- •6.3.1 Энергетические величины
- •6.3.2 Световые величины
- •6.4 Интерференция света
- •6.4.1 Методы наблюдения интерференции света
- •6.4.2 Интерференция света в тонких пленках
- •6.4.2.1 Полосы равного наклона
- •6.4.2.2 Кольца Ньютона
- •6.4.3 Применение интерференции света
- •6.5 Дифракция света
- •6.5.1 Принцип Гюйгенса – Френеля.
- •6.5.2 Метод зон Френеля
- •6.5.2.1 Дифракция на круглом отверстии
- •Падающей волны и геометрии задачи.
- •6.5.2.2 Дифракция на круглом непрозрачном диске.
- •6.5.2.3 Дифракция сферической волны на круглом отверстии.
- •6.5.3 Графический метод сложения амплитуд.
- •6.5.4 Дифракция от одной щели
- •6.5.5 Дифракция от многих щелей. Дифракционная решетка.
- •6.5.5 Дифракция на пространственной решётке. Формула Вульфа-Брэггов
- •6.6 Понятие о голографии
- •6.7 Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
- •6.7.1 Поглощение света
- •6.7.2 Рассеяние света
- •6.7.3 Дисперсия света
- •Лекция 8
- •6.8 Поляризация света
- •6.8.1 Естественный и поляризованный свет
- •6.8.2 Закон Малюса
- •6.8.3 Поляризация при преломлении и отражении света
- •6.8.4 Двойное лучепреломление
- •6.8.5 Вращение плоскости поляризации
- •7 Квантовая оптика
- •7.1 Тепловое излучение тел
- •7.1.1 Основные свойства и характеристики
- •7.1.2. Закон Кирхгофа
- •7.1.3 Законы Стефана — Больцмана и Вина
- •7.1.4 Гипотеза и формула Планка
- •7.2 Фотоэффект
- •1. Закон Столетова. Фототок насыщения прямо пропорционален световому потоку:
- •2. Закон Эйнштейна. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты света ν и не зависит от его интенсивности.
- •7.3 Фотоны
- •7.4 Эффект Комптона
- •8 Атомная физика
- •8.1 Строение атома. Опыты Резерфорда
- •8.2 Линейчатый спектр атома водорода
- •8.3 Постулаты Бора. Модель атома по Бору
- •9 Волновые свойства микрочастиц
- •9.1 Волны де Бройля
- •9.2 Экспериментальное обоснование гипотезы де Бройля
- •9.3 Соотношение неопределенностей
- •9.4 Волновая функция
- •9.5 Уравнение Шредингера
- •9.5.1 Уравнение Шредингера для стационарного состояния
- •1Атом водорода в квантовой механике
- •9.6 Принцип Паули. Многоэлектронные атомы
- •9.7 Рентгеновские спектры
- •9.8Лазеры. Спонтанное и индуцированное излечения
- •10 Элементы квантовой статистики
- •10.1 Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны.
- •10.2 Распределение Ферми—Дирака
- •11 Элементы физики твердого тела
- •11.1 Понятие о зонной теории твердых тел
- •11.2 Собственная проводимость полупроводников
- •11.3 Примесная проводимость полупроводников
- •12 Физика Атомного ядра
- •12.1 Характеристики и модели атомного ядра
- •12.1.1 Состав атомного ядра. Массовое и зарядовое числа, размер ядра
- •12.1.2 Дефект массы и энергия связи ядра
- •12.1.3 Спин и магнитный момент ядра
- •12.2 Ядерные силы
- •12.3 Модели ядра
- •12.4 Ядерные превращения
- •12.4.1 Радиоактивный распад и радиоактивные излучения
- •12.4.2 Закон радиоактивного распада.
- •12.4.3 Правила смещения
- •12.5 Ядерные реакции
- •12.5.1 Ядерные реакции под действием нейтронов
- •12.5.2 Ядерная энергетика
- •12.5.3 Реакции синтеза
- •12.6 Элементарные частицы и их свойства
- •12.6.1 Общие свойства элементарных частиц
- •12.6.2 Античастицы, аннигиляция
- •12.7 Классы взаимодействий
- •12.8 Кварковая модель адронов
3 Рабочая программа
3.1 Колебания и волны.
3.1.1 Общие характеристики гармонических колебаний. Кинематика гармонических колебаний. Динамика гармонических колебаний. Колебания груза на пружине. Математический маятник. Физический маятник. Колебательный контур. Сложение колебаний.
3.1.2 Затухающие и вынужденные колебания. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания под действием синусоидальной силы. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс. Переменный электрический ток. Закон Ома для переменного тока. Резонанс напряжений и токов. Векторная диаграмма. Автоколебания.
3.1.3 Волновые процессы. Основные характеристики волнового движения. Уравнение волны. Плоская волна. Бегущие и стоячие волны. Фазовая скорость. Энергия волны. Эффект Допплера. Звук. Ультразвук.
3.2 Волновая оптика
3.2.1. Свойства электромагнитных волн. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга. Излучение диполя.
3.2.2 Понятие о лучевой (геометрической) оптике. Законы отражения и преломления. Явление полного отражения. Фотометрия.
3.2.3 Свойства световых волн. Волновой пакет. Групповая скорость. Интерференция световых волн. Временная и пространственная когерентность. Интерферометры.
3.2.4 Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной щели и на многих щелях. Спектральное разложение. Голография.
3.2.5 Электромагнитные волны в веществе. Распространение света в веществе. Дисперсия света. Поглощение света. Поляризация света. Способы получения поляризованного света.
3.3 Квантовая физика
3.3.1. Тепловое излучение. Проблемы излучения абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов.
3.3.2 Экспериментальное обоснование основных идей квантовой теории. Фотоны. Опыты Франка и Герца. Фотоэффект. Эффект Комптона. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия.
3.3.3 Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства микрочастиц и соотношение неопределенностей. Статистический смысл волновой функции.
3.3.4 Временное и стационарное уравнения Шредингера. Статистический смысл волновой функции. Частица в одномерной прямоугольной яме. Прохождение частицы через потенциальный барьер.
3.3.5 Атом и молекула водорода в квантовой теории. Уравнение Шредингера для атома водорода. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Ширина уровней. Квантовые числа. Принцип Паули. Молекула водорода. Ионные и ковалентные связи. Атомные и молекулярные спектры.
3.3.6 Элементы квантовой электроники и квантовой статистики. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры. Фазовое пространство. Элементарная ячейка. Плотность состояний. Понятие о квантовых статистиках Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Квазичастицы. их определения и виды.
3.3.7 Конденсированное состояние. Элементы структурной кристаллографии. Методы исследования кристаллических структур. Методы исследования кристаллических структур. Теплоемкость кристаллической решетки. Фононный газ. Электропроводность металлов. Уровень Ферми. Металлы, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Понятие дырочной проводимости Собственная и примесная проводимости. Явление сверхпроводимости. Эффект джозефсона. Квантовые представления о свойствах ферромагнетиков. Обменное взаимодействие. Температура Кюри. Намагничивание ферромагнетиков.
3.4 Атомное ядро и элементарные частицы
3.4.1. Атомное ядро. Строение атомных ядер. Ядерные силы. Альфа-, бета- и гамма-излучения и их взаимодействие с веществом. Ядерные реакции. Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакции ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Реакция синтеза. Проблема источников энергии. (1 час)
3.4.2. Элементарные частицы. Сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное взаимодействия. Лептоны, адроны. Кварки. Понятие об основных проблемах современной физики и астрофизики. (1 час)
ЛЕКЦИЯ 1