Физика / Явроский Б_И Пинский А_А - Основы физики - 2

Предисловие

9

Часть пятая. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Глава 1. Поле неподвижных зарядов в вакууме

11

§ 1.1. Силовые линии

11

§ 1.2. Эквипотенциальные поверхности

12

§ 1.3. Связь между напряженностью и потенциалом

14

§ 1.4. Диполь в электрическом поле

15

§ 1.5. Плоский конденсатор

18

§ 1.6. Электроемкость

19

§ 1.7. Энергия поля. Плотность энергии

19

§ 1.8. Сила взаимодействия между пластинами конденсатора

20

§ 1.9. Проводник в электрическом поле

21

§ 1.10. Определение заряда электрона

23

Глава 2. Диэлектрики

26

§ 2.1. Электрическое поле при наличии диэлектрика

26

§ 2.2. Вектор поляризации

27

§ 2.3. Электрическая восприимчивость

28

§ 2.4. Энергия поля в диэлектрике

28

§ 2.5. Деформационная поляризуемость

30

§ 2.6. Ориентационная поляризуемость

32

Глава 3. Постоянный ток

35

§ 3.1. Стороннее поле. Напряжение и э. д. с.

35

§ 3.2. Сила тока и плотность тока

37

§ 3.3. Закон Ома для однородного участка цепи

39

§ 3.4. Сопротивление

40

§ 3.5. Закон Ома в дифференциальной форме

41

§ 3.6. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой

41

цепи

§ 3.7. Закон Джоуля — Ленца

43

§ 3.8. Зарядка и разрядка конденсатора

44

Глава 4. Магнитное поле в вакууме

45

§ 4.1. Взаимодействие токов. Магнитные силы

45

§ 4.2. Закон преобразования для поперечного импульса и

46

поперечной силы

§ 4.3. Взаимодействие между движущимися зарядами

48

§ 4.4. Вектор индукции магнитного поля. Силовые линии

49

§ 4.5. Магнитное поле проводника с током

51

§ 4.6. Магнитный момент

53

§ 4.7. Напряженность магнитного поля

55

§ 4.8. Магнитное поле соленоида

56

Глава 5. Заряды и токи в магнитном поле

57

§ 5.1. Сила Лоренца

57

§ 5.2. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле

58

§ 5.3. Определение знака заряда элементарных частиц

60

§ 5.4. Циклотрон

61

§ 5.5. Энергия частицы и условие синхронизации

63

§ 5.6. Синхрофазотрон

65

§ 5.7. Удельный заряд электрона

68

§ 5.8. Удельный заряд иона

70

§ 5.9. Проводник с током в магнитном поле

71

§ 5.10. Рамка с током в магнитном поле

72

Глава 6. Магнетики

73

§ 6.1. Три типа магнетиков

73

§ 6.2. Магнитный момент атома

75

§ 6.3. Величины, характеризующие магнитное поле в веществе

76

§ 6.4. Диамагнетизм

78

§ 6.5. Парамагнетизм

80

§ 6.6. Ферромагнетизм. Точка Кюри

82

§ 6.7. Гистерезис

85

§ 6.8. Доменная структура ферромагнетиков

87

§ 6.9. Опыт Эйнштейна и де-Гааза

90

§ 6.10. Опыт Штерна и Герлаха

91

§ 6.11. Спин электрона

93

§ 6.12. Антиферромагнетизм

94

Глава 7. Электромагнитная индукция

97

§ 7.1. Открытие Фарадея

97

§ 7.2. Явление электромагнитной индукции и сила Лоренца

98

§ 7.3. Электродвижущая сила индукции

100

§ 7.4. Явление индукции в неподвижном проводнике

100

§ 7.5. Напряженность индуцированного поля

102

§ 7.6. Электромагнитное поле и принцип относительности

102

§ 7.7. Закон индукции Фарадея

103

§ 7.8. Правило Ленца

105

§ 7.9. Электромагнитная индукция и закон сохранения энергии

106

§ 7.10. Самоиндукция

106

§ 7.11. Энергия электромагнитного поля

108

§ 7.12. Включение цепи с индуктивностью

109

Глава 8. Электропроводность твердых тел

111

§ 8.1. Экспериментальные основы электронной теории

111

проводимости металлов

§ 8.2. Эффект Холла

113

§ 8.3. Электронный газ

116

§ 8.4. Вывод закона Ома из электронной теории

117

§ 8.5. Электропроводность металлов и полупроводников

119

§ 8.6. Вывод закона Джоуля — Ленца

120

§ 8.7. Контактная разность потенциалов

121

§ 8.8. Термоэлектричество

122

§ 8.9. Работа выхода

125

Глава 9. Теплоемкость и теплопроводность твердых тел

127

§ 9.1. Теплоемкость

127

§ 9.2. Теплоемкость металлов

129

§ 9.3. Теплопроводность изоляторов

130

§ 9.4. Теплопроводность металлов

133

Глава 10. Электропроводность электролитов

135

§ 10.1. Электролитическая диссоциация

135

§ 10.2. Закон Ома и электропроводность электролитов

137

§ 10.3. Законы Фарадея

138

§ 10.4. Вторичные реакции и применение электролиза

139

§ 10.5. Гальванический элемент

141

§ 10.6. Аккумуляторы

143

Глава 11. Ток в вакууме

143

§ 11.1. Термоэлектронная эмиссия

143

§ 11.2. Диод и его характеристика

144

§ 11.3. Триод и его характеристика

147

§ 11.4. Электронно-лучевая трубка

148

Глава 12. Ток в газах

150

§ 12.1. Ионизация и рекомбинация

150

§ 12.2. Несамостоятельный разряд

151

§ 12.3. Ударная ионизация

154

§ 12.4. Счетчик Гейгера — Мюллера

155

§ 12.5. Самостоятельный разряд. Плазма

157

§ 12.6. Тлеющий разряд

159

§ 12.7. Плазма в магнитном поле

161

§ 12.8. Сжатие и удержание плазмы

164

§ 12.9. МГД-генератор

166

Часть шестая. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Глава 13. Гармонические колебания

169

§ 13.1. Гармонический осциллятор

169

§ 13.2. Частота и период колебаний

171

§ 13.3. Энергия гармонического осциллятора

172

§ 13.4. Запись колебаний

173

§ 13.5. Сложение колебаний одинаковой частоты

177

§ 13.6. Векторные диаграммы

178

Глава 14. Гармонический анализ

180

§ 14.1. Сложение колебаний с близкими частотами

180

§ 14.2. Модулированные колебания

181

§ 14.3. Сложение колебаний с кратными частотами

182

§ 14.4. Разложение Фурье. Спектр

183

Глава 15. Свободные колебания

185

§ 15.1. Пружинный маятник

185

§ 15.2. Степень затухания. Добротность

186

§ 15.3. Математический маятник

188

§ 15.4. Физический маятник

189

§ 15.5. Колебательный контур

190

§ 15.6. Энергия, собственная частота и добротность контура

192

§ 15.7. Единый подход к изучению колебаний

193

Глава 16. Автоколебания

195

§ 16.1. Автоколебательная система

195

§ 16.2. Часы

197

§ 16.3. Ламповый генератор

198

§ 16.4. Самовозбуждение автоколебаний

198

Глава 17. Вынужденные колебания

200

§ 17.1. Синусоидальная вынуждающая сила

200

§ 17.2. Резонанс

202

§ 17.3. Резонанс и гармонический анализ

203

§ 17.4. Полуширина резонансной кривой. Избирательность

205

§ 17.5. Процесс установления вынужденных колебаний

205

§ 17.6. Установление колебаний при резонансе

206

§ 17.7. Прием синусоидальных импульсов

208

§ 17.8. Соотношение неопределенностей для частоты и времени

209

Глава 18. Переменный ток

209

§ 18.1. Синхронный генератор переменного тока

209

§ 18.2. Цепь переменного тока

211

§ 18.3. Активное сопротивление

212

§ 18.4. Действующие значения тока и напряжения

213

§ 18.5. Емкостное сопротивление

214

§ 18.6. Индуктивное сопротивление

215

§ 18.7. Закон Ома для цепи переменного тока

216

§ 18.8. Мощность переменного тока

217

§ 18.9. Трансформатор

218

§ 18.10. Передача энергии на расстояние

220

§ 18.11. Вращающееся магнитное поле

221

§ 18.12. Синхронный и асинхронный двигатели

221

Глава 19. Упругие волны

223

§ 19.1. Поперечные и продольные волны

223

§ 19.2. Скорость упругих волн

225

§ 19.3. Энергия и интенсивность волны

226

§ 19.4. Затухание волн

227

Глава 20. Уравнение волны

229

§ 20.1. Длина волны

229

§ 20.2. Уравнение плоской волны

230

§ 20.3. Уравнение сферической волны

232

§ 20.4. Эффект Допплера в акустике

233

§ 20.5. Отражение и преломление волн

234

§ 20.6. Коэффициенты отражения и прозрачности

237

Глава 21. Интерференция и дифракция

238

§ 21.1. Принцип суперпозиции

238

§ 21.2. Стоячие волны

239

§ 21.3. Собственные частоты

241

§ 21.4. Интерференция

242

§ 21.5. Интерференция от двух источников

244

§ 21.6. Интерференция от нескольких источников

247

§ 21.7. Интенсивность главных максимумов

249

§ 21.8. Дифракция

250

§ 21.9. Дифракция на прямоугольной щели

251

Глава 22. Элементы акустики

253

§ 22.1. Характеристики звука

253

§ 22.2. Источники звука

256

§ 22.3. Ультразвуковые преобразователи

258

§ 22.4. Приемники звука

260

§ 22.5. Ухо

261

§ 22.6. Особенности инфра- и ультразвуков

263

Глава 23. Электромагнитные волны

266

§ 23.1. Скорость электромагнитных волн

266

§ 23.2. Плоская синусоидальная волна

267

§ 23.3. Световое давление

268

§ 23.4. Излучение электромагнитных волн ускоренно движущимся

270

зарядом

§ 23.5. Излучение колеблющегося заряда и диполя

272

§ 23.6. Излучение циркулирующего заряда

273

§ 23.7. Излучение Вавилова—Черенкова

275

§ 23.8. Эффект Допплера в оптике

276

Глава 24. Элементы радиотехники

278

§ 24.1. Радиосвязь

278

§ 24.2. Радиовещание

280

§ 24.3. Телевидение

281

§ 24.4. Ламповый усилитель

282

§ 24.5. Детектирование (демодуляция)

284

Глава 25. Интерференция света

286

§ 25.1. Шкала электромагнитных волн

286

§ 25.2. Волновой цуг. Световой вектор

287

§ 25.3. Соотношение неопределенностей для координаты и

288

волнового числа

§ 25.4. Монохроматичность

291

§ 25.5. Интерференция света

293

§ 25.6. Когерентность

294

§ 25.7. Расстояние между интерференционными максимумами

296

§ 25.8. Интерферометр Майкельсона

298

§ 25.9. Применение интерференции

300

Глава 26. Дифракция света

301

§ 26.1. Дифракция на одном отверстии

301

§ 26.2. Дифракционная решетка

302

§ 26.3. Угловая ширина главного максимума

304

§ 26.4. Разрешающая способность решетки

304

§ 26.5. Дифракция рентгеновских лучей

306

§ 26.6. Дифракция в трехмерной решетке

307

§ 26.7. Рентгеноструктурный анализ

309

§ 26.8. Рассеяние света

312

Глава 27. Дисперсия и поглощение

313

§ 27.1 .Показатель преломления света

313

§ 27.2. Коэффициенты отражения и прозрачности

315

§ 27.3. Дисперсия

316

§ 27.4. Дисперсия и спектральное разложение

318

§ 27.5. Электронная теория дисперсии

319

§ 27.6. Нормальная и аномальная дисперсия

321

§ 27.7. Поглощение света

322

§ 27.8. Фазовая и групповая скорость

323

§ 27.9. Измерение скорости света

324

Глава 28. Поляризация света

327

§ 28.1. Поляризованный и естественный свет

327

§ 28.2. Анализатор. Закон Малюса

328

§ 28.3. Двойное лучепреломление

330

§ 28.4. Причина двойного лучепреломления

332

§ 28.5. Дихроизм

334

§ 28.6. Поляроид — поляризатор и анализатор

335

§ 28.7. Вращение плоскости поляризации

336

§ 28.8. Оптическая активность в живой природе

338

Глава 29. Геометрическая(лучевая) оптика

339

§ 29.1. Основные законы геометрической оптики. Пучок и луч

339

§ 29.2. Преломление света. Полное внутреннее отражение

341

§ 29.3. Призма

344

§ 29.4. Линза

345

§ 29.5. Построение изображений в тонкой линзе

348

§ 29.6. Формула тонкой линзы

350

§ 29.7. Недостатки линз

351

§ 29.8. Сферическое зеркало

353

§ 29.9. Фокусировка электронных пучков

355

Глава 30. Оптические приборы

357

§ 30.1. Фотометрия

357

§ 30.2. Глаз

361

§ 30.3. Аккомодация. Бинокулярное зрение

363

§ 30.4. Угол зрения. Разрешающая способность глаза

365

§ 30.5. Лупа

366

§ 30.6. Микроскоп

367

§ 30.7. Телескоп

368

§ 30.8. Разрешающая способность оптического прибора

370

§ 30.9. Электронный микроскоп

373

§ 30.10. Проекционная аппаратура

375

§ 30.11. Ионный проектор

377

§ 30.12. Спектральные приборы

378

Часть седьмая. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ,

МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Глава 31. Тепловое излучение

380

§ 31.1. Тепловое излучение

380

§ 31.2. Законы излучения абсолютно черного тела

382

§ 31.3. Идеи Планка. Формула Планка для теплового излучения

385

Глава 32. Основы квантовой оптики

387

§ 32.1. Фотоэлектрический эффект

387

§ 32.2. Законы внешнего фотоэффекта

388

§ 32.3. Понятие о квантовой природе света. Квантовое объяснение

390

законов внешнего фотоэффекта

§ 32.4. Фотохимические действия света

394

§ 32.5. Масса и импульс фотона. Световое давление с квантовой

396

точки зрения

§ 32.6. Понятие об эффекте Комптона

400

§ 32.7. Двойственная корпускулярно-волновая природа света

404

Глава 33. Волновые свойства частиц вещества

407

§ 33.1. Двойственная корпускулярно-волновая природа частиц

407

вещества

§ 33.2. Волновые свойства нейтронов, атомов и молекул

413

§ 33.3. Физический смысл волн де-Бройля

417

Глава 34. Понятие о квантовой механике

419

§ 34.1. Понятие о волновой функции

419

§ 34.2. Соотношения неопределенностей Гейзенберга

421

§ 34.3. Движение свободной частицы

428

§ 34.4. Частица в потенциальной яме прямоугольной формы

430

§ 34.5. Линейный гармонический осциллятор

434

§ 34.6. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер

439

Глава 35. Водородоподобные системы по Бору

443

§ 35.1. Ядерная модель атома Резерфорда

443

§ 35.2. Трудности классического объяснения ядерной модели атома

447

Резерфорда

§ 35.3. Линейчатый спектр атома водорода

449

§ 35.4. Постулаты Бора

453

§ 35.5. Квантование энергии и вычисление постоянной Ридберга в

456

теории Бора

§ 35.6. Опыты Франка и Герца

459

Глава 36. Водородоподобные системы в квантовой механике

462

§ 36.1. Квантование энергии электрона атома водорода в квантовой

462

механике

§ 36.2. Квантование момента импульса

466

§ 36.3. Физический смысл боровских орбит в квантовой механике

467

§ 36.4. Пространственное квантование

468

§ 36.5. Еще о спине электрона

470

§ 36.6. Тонкая структура спектральных линий

473

§ 36.7. Квантовомеханический смысл постулатов Бора

475

§ 36.8. Спонтанное (самопроизвольное) излучение и поглощение

477

света

§ 36.9. Понятие о вынужденном (индуцированном) излучении

481

света

Глава 37. Многоэлектронные атомы

483

§ 37.1. Принцип Паули

483

§ 37.2. Периодическая система элементов Менделеева

486

§ 37.3. Тормозные рентгеновские лучи

493

§ 37.4. Характеристические рентгеновские лучи

496

Глава 38. Строение и спектры молекул

500

§ 38.1. Общая характеристика химических связей

500

§ 38.2. Ионные молекулы

502

§ 38.3. Молекулы с ковалентной химической связью

505

§ 38.4. Понятие о молекулярных спектрах

508

Глава 39. Электропроводность металлов в современной теории

511

§ 39.1. Недостатки классической теории электропроводности

511

металлов

§ 39.2. Квантование энергии электронов в металле

514

§ 39.3. Уровень Ферми для электронов в металле

515

§ 39.4. Понятие об импульсном пространстве электронов в металле

517

§ 39.5. Понятие о вырождении электронов в металле

520

§ 39.6. Распределение электронов в металле по энергиям при

523

абсолютном нуле

§ 39.7. Влияние температуры на распределение электронов по

525

энергиям

§ 39.8. Теплоемкость вырожденного электронного газа

528

§ 39.9. Понятие о квантовой теории электропроводности металлов

530

§ 39.10. Явление сверхпроводимости

533

Глава 40. Элементы зонной теории кристален

538

§ 40.1. Понятие о зонной теории твердых тел

538

§ 40.2. Расщепление энергетических уровней валентных и

541

внутренних электронов в атомах твердого тела

§ 40.3. Расположение энергетических зон в твердом теле.

543

Внутривенные и междузонные переходы электронов

§ 40.4. Металлы и диэлектрики в зонной теории

546

Глава 41. Электрические свойства полупроводников

549

§ 41.1. Собственная электронная проводимость полупроводников

549

§ 41.2. Собственная дырочная проводимость полупроводников

552

§ 41.3. Примесные электронные полупроводники (полупроводники

553

n-типа)

§ 41.4. Примесные дырочные полупроводники (полупроводники p-

555

типа)

Глава 42. Физические процессы в полупроводниковых устройствах

558

§ 42.1. Контактные явления на границе металлов

558

§ 42.2. Выпрямление на контакте двух металлов

562

§ 42.3. Выпрямление иа границе металл — полупроводник

563

§ 42.4. Выпрямление на границе электронно-дырочного перехода

564

§ 42.5. Понятие о полупроводниковых триодах — транзисторах

567

§ 42.6. Фотосопротивления и полупроводниковые фотодиоды

568

Глава 43. Некоторые оптические свойства вещества

571

§ 43.1. Комбинационное рассеяние света

571

§ 43.2. Люминесценция

574

§ 43.3. Отрицательное поглощение света

577

§ 43.4. Оптические квантовые генераторы

582

Часть восьмая. ОСНОВЫ ФИЗИКИ ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ

ЧАСТИЦ

Глава 44. Основные свойства и строение атомных ядер

591

§ 44.1. Заряд и масса атомных ядер

591

§ 44.2. Спин и магнитный момент ядра

593

§ 44.3. Состав ядра

595

§ 44.4. Энергия связи ядра. Дефект массы

599

§ 44.5. Ядерные силы

604

§ 44.6. Размеры ядер

611

§ 44.7. Капельная модель ядра

612

Глава 45. Естественная радиоактивность

616

§ 45.1. Общие сведения о радиоактивных излучениях

616

§ 45.2. Правила смещения при радиоактивных превращениях

619

§ 45.3. Основной закон радиоактивного распада

621

§ 45.4. Активность и ее измерение

623

§ 45.5. Как пользоваться законом радиоактивного распада

625

§ 45.6. Статистический характер явления радиоактивного распада

626

§ 45.7. Использование явления радиоактивности для измерения

627

времени в геологии и археологии

§ 45.8. Экспериментальные методы изучения радиоактивных

630

излучений и частиц

635

§ 45.9. Понятие о теории радиоактивного α-распада

§ 45.10. Гамма-лучи

639

§ 45.11. Эффект Мёссбауэра

642

§ 45.12. Понятие о закономерностях β-распада

647

Глава 46. Искусственные превращения атомных ядер

653

§ 46.1. Превращение азота в кислород. Открытие нейтрона

653

§ 46.2. Явление искусственной радиоактивности

656

§ 46.3. Возникновение и уничтожение электронно-позитронных пар

658

§ 46.4. Составное ядро. Общая характеристика ядерных реакций

661

§ 46.5. Понятие о взаимодействии нейтронов с веществом

664

§ 46.6. Трансурановые элементы

666

§ 46.7. Деление ядер

667

§ 46.8. Энергия активации деления. Спонтанное деление ядер

672

§ 46.9. Цепная реакция деления

675

§ 46.10. Ядерные реакторы

678

§ 46.11. Атомная бомба

682

§ 46.12. Термоядерные реакции

683

Глава 47. Элементарные частицы

691

§ 47.1. Два подхода к структуре элементарных частиц

691

§ 47.2. Понятие о космических лучах и их свойствах

693

§ 47.3. Мюоны (µ-мезоны) и их свойства

697

§ 47.4. Пионы (π-мезоны) и их свойства

700

§ 47.5. Классификация взаимодействий в ядерной физике

704

§ 47.6. Каоны (K-мезоны) и гипероны

707

§ 47.7. Античастицы

710

§ 47.8. Структура нуклонов

722

Заключение

726

Приложения

732