Вопросы и задачи к экзамену (официальный полный вариант)
1. Колебания. Волны
Гармонические колебания пружинного маятника. Дифференциальное уравнение колебаний. Амплитуда, фаза, начальная фаза, период, частота, угловая (циклическая) частота колебаний. Энергия гармонических колебаний.
Физический маятник (математический маятник). Дифференциальное уравнение колебаний. Приведённая длина физического маятника. Амплитуда, фаза, начальная фаза, период, частота, угловая (циклическая) частота колебаний. Энергия гармонических колебаний.
Электромагнитные колебания в LC-контуре. Дифференциальное уравнение. Амплитуда, фаза, начальная фаза, период, частота, угловая (циклическая) частота колебаний. Энергия электрическая и магнитная.
Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
Сложение однонаправленных колебаний близких частот. Биения.
Сложение однонаправленных колебаний одинаковой частоты. Метод векторных диаграмм.
Затухающие механические колебания. Получить дифференциальное уравнение, решить его. Период, частота, амплитуда и фаза колебаний.
Затухающие электромагнитные колебания в RLC-контуре. Получить дифференциальное уравнение, решить его. Период, частота, амплитуда и фаза колебаний.
Затухающие электромагнитные колебания в RLC-контуре. Амплитуда затухающих колебаний. Коэффициент затухания. Его физический смысл. Период затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания, добротность, их физический смысл. Энергия затухающих колебаний.
Вынужденные колебания в RLC-контуре. Вывод дифференциального уравнения вынужденных колебаний. Его решение методом векторных диаграмм. Импеданс.
Резонанс в RLC-контуре. Резонансная частота. Рассмотреть резонанс тока.
Волны. Продольные и поперечные волны. Вывод уравнения плоской волны. Уравнение плоской волны, распространяющейся в произвольном направлении. Уравнение сферической волны.
Скорость распространения упругих волн. Энергия, переносимая упругой волной. Вектор Умова.
Стоячие волны. Узлы и пучности стоячей волны, их координаты. Стоячие волны в струнах, в стержнях.
Уравнения Максвелла в интегральной форме. Их физический смысл. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме.
Получить волновые уравнения для Е и Н в электромагнитной волне. Скорость распространения электромагнитных волн.
Энергия, переносимая электромагнитной волной. Вектор плотности потока энергии. Вектор Умова-Пойнтинга.
Световая волна. Электромагнитная природа световой волны. Свойства волн, скорость распространения. Интенсивность волн.
2. Оптика
Отражение и преломление плоской волны от границы раздела двух диэлектриков. Полное внутреннее отражение. Фаза при отражении от более (менее) плотной среды.
Интерференция волн. Понятие когерентности. Связь между разностью фаз и оптической разностью хода. Условия максимума и минимума интенсивности при интерференции.
Получение когерентных источников света. Расчёт интерференционной картины от двух когерентных источников. Опыты Юнга.
Интерференция света в тонких плёнках. Критерий наблюдаемости интерференционной картины в этом случае. Полосы равного наклона.
Интерференция света от плёнок переменной толщины. Полосы равной толщины. Кольца Ньютона.
Дифракция Френеля. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Расчёт дифракции света от круглого отверстия методом Френеля. Графический метод сложения амплитуд.
Дифракция Френеля от края полуплоскости, от щели. Спираль Корню.
Дифракция Фраунгофера от одной щели. Границы применимости геометрической оптики, дифракции Френеля и дифракции Фраунгофера.
Дифракционная решётка. Условия главных максимумов, минимумов, дополнительных минимумов. Ширина главных максимумов.
Поляризация волн. Естественный и поляризованный свет. Способы получения поляризованного света. Закон Малюса.
Поляризация света при отражении от границы изотропных диэлектриков. Закон Брюстера.
Двойное лучепреломление. Обыкновенная и необыкновенная волны, скорость распространения.
Двойное лучепреломление. Обыкновенная и необыкновенная волны. Интерференция поляризованного света.
Искусственное двойное лучепреломление. Эффект Керра.
Явление вращения плоскости поляризации. Явление Фарадея.
Дисперсия. Фазовая и групповая скорость волн, их связь.
Поглощение света. Закон Бугера.