МЭИ(ТУ) Физика

19.Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Расчёт поля длинного прямого провода, длинного соленоида и тороида.

20.Закон Ампера. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент. 21.Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном по-

ле.

22.Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Максвелла. 23.Явление самоиндукции. Индуктивность. Расчёт индуктивности длинно-

го соленоида и тороида. 24.Явление взаимной индукции.

25.Энергия проводника с током. Объёмная плотность энергии магнитного поля.

26.Магнитное поле в веществе. Макротоки и микротоки. Вектор намагниченности. Вектор напряжённости магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора напряжённости магнитного поля. Связь между векторами магнитной индукции, напряжённости и намагниченности. Магнитная проницаемость вещества.

27.Условия для векторов напряжённости магнитного поля и магнитной индукции на границе раздела магнетиков.

28.Классификация магнетиков. Атом в магнитном поле.

29.Электронная теория диа- и парамагнетизма.

30.Основные свойства ферромагнетиков. Домены.

31.Свободные незатухающие электромагнитные колебания.

32.Свободные затухающие электромагнитные колебания. 33.Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс токов и напря-

жений. Импеданс.

34.Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Монохроматическая волна как решение волнового уравнения.

35.Энергия электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойнтинга. 36.Отражение электромагнитных волн на границе проводника. 37.Отражение и преломление электромагнитных волн на границе диэлек-

триков. Формулы Френеля. Закон Брюстера. 38.Интерференция волн. Стоячая волна. Когерентность.

39.Условия максимумов и минимумов при интерференции когерентных волн. Временная и пространственная когерентность.

40.Методы получения когерентных волн. Схема Юнга. Ширина интерференционной полосы в схеме Юнга.

41.Интерференция в тонких плёнках. Интерференция света при падении на плоскопараллельную пластинку, тонкий клин. Кольца Ньютона.

42.Дифракция электромагнитных волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.

43.Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решётка.

Лектор: Иванова О. И.

ПРИМЕРНЫЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ по курсу «ФИЗИКА» для групп Э1-14-05,

III семестр

Лекция 1. (Использование ЭБЗ в учебном процессе.) Корпускулярные свойства света. Масса и импульс фотона. Внешний фотоэффект. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм свойств света.

Лекция 2. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Гипотеза де Бройля. Соотношения неопределённостей Гайзенберга. Квантовомеханическое описание движения микрочастицы. Операторы квантовой механики. Оператор Гамильтона. Волновая функция и её статистический смысл.

Лекция 3. Временное уравнение Шрёдингера. Стационарное состояние. Стационарное уравнение Шрёдингера. Методы решения квантовомеханических задач. Частица в одномерной потенциальной яме бесконечной глубины. Квантование энергии. Потенциальный барьер, туннельный эффект. Гармонический осциллятор.

Лекция 4. Квантовомеханическая модель атома водорода. Квантование энергии, момента импульса и проекции момента импульса электрона. Квантовые числа. Спектры излучения атома водорода.

Лекция 5. Спин электрона. Принцип Паули. Многоэлектронные атомы. Распределение электронов в атоме по состояниям. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры.

Лекция 6. Методы описания состояния макросистемы. Термодинамический метод. Статистический метод. Изображение состояния термодинамической системы в фазовом пространстве. Фазовые ячейки и их заполняемость. Функция распределения и её физический смысл. Классическая статистика Максвелла-Больцмана. Статистики Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Критерий вырождения газа.

Лекция 7. Распределение молекул идеального газа по энергиям. Химический потенциал идеального газа. Равновесное тепловое излучение. Абсолютно чёрное тело.

Лекция 8. Фотонный газ. Формула Планка. Законы теплового излучения. Оптическая пирометрия.

Лекция 9. Квантовая теория свободных электронов в металлах. Энергия Ферми. Влияние температуры на распределение электронов. Теплоёмкость электронного газа. Электропроводность металлов.

Лекция 10. Сверхпроводимость. Магнитные свойства сверхпроводников. Зонная теория проводимости твёрдого тела. Расщепление энергетических уровней атома при формировании кристаллической решетки твёрдого тела. Разрешённые и запрещённые зоны. Валентная зона и зона проводимости. Деление твёрдых тел на проводники, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной теории.

Лекция 11. Собственная и примесная проводимость полупроводников и её зависимость от температуры. Контактные явления. Работа выхода. Внутренняя и внешняя контактная разность потенциалов. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода. Внутренний фотоэффект. Солнечные батареи.

Лекция 12. Электропроводность газов. Самостоятельная и несамостоятельная проводимость. Несамостоятельный газовый разряд. Плотность тока насыщения. Самостоятельный газовый разряд. Тлеющий разряд. Плазма.

Лекция 13. Электропроводность жидкостей. Диссоциация. Расчет электропроводности. Электролиты. Электролиз.

Лекция 14. Состав ядра. Нуклоны. Заряд, размер и масса ядра. Дефект масс и энергия связи ядра. Взаимодействие нуклонов и понятие о природе и свойствах ядерных сил.

Лекция 15. Радиоактивность. Ядерные реакции. Реакция деления ядра.

Лекция 16. Цепная ядерная реакция. Критическая масса. Проблемы ядерной энергетики. Реакция синтеза атомного ядра. Проблемы управляемой термоядерной реакции. Элементарные частицы. Кварки и глюоны.

w = ε0εE 2 (x, y, z,t).

Тогда энергию в объёме пространства dV можно представить двумя способами:

Квадрат модуля амплитуды электромагнитной волны определяет плотность вероятности попадания фотона в данную точку пространства.

Данная вероятностная картина реализуется при большом hν числе фотонов в виде картины распределения интенсивности света на экране. Так при дифракции на одной щели при большом числе фотонов мы наблюдаем дифракционную картину, а при малом числе фотонов каждый из фотонов, претерпев дифракцию, попадает в ту или иную точку экрана согласно вероятности этого события.

II. Гипотеза де Бройля

Де Бройль пришёл к выводу, что корпускулярно-волновая двойственность присуща не только свету, но и всей материи, т. е. все микрочастицы обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами.

Согласно де Бройлю, каждой движущейся частице можно поставить в соответствие некоторый волновой процесс (волны де Бройля), который характеризуется длиной волны

λ = hp ,

(здесь h = 6,6·10-34 Дж·с – постоянная Планка, p – импульс частицы) и частотой

ν = Wp ,

(здесь W – энергия частицы).

Квадрат модуля амплитуды волны де Бройля |A|2 определяет плотность вероятно-

сти нахождения частицы в данной области пространства.

Следует отметить, что волна де Бройля – это не электромагнитная волна. Аналога волны де Бройля в классической физике нет.

Тогда корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества можно сформулировать

так:

1.Любая микрочастица обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами.

2.Корпускулярные свойства частицы обусловлены тем, что её масса, импульс и энергия локализованы в малом объёме.

3.Волновые свойства определяются характером движения частицы в пространстве. Каждой частице ставится в соответствие волновой процесс. Квадрат модуля амплитуды этой волны определяет плотность вероятности попадания частицы в данную область пространства.

III. Опытные обоснования гипотезы де Бройля

Почему волновые свойства частицы не наблюдаются в обыденной жизни?

Пусть пуля массой m = 10 г летит со скоростью v = 600 м/с. Длина волны де Бройля

Условия наблюдения дифракционной картины, в которой проявляются волновые свойства частицы, заключаются в том, что ширина щели или размеры препятствия, которое огибает волна, должны быть соизмеримы с длиной волны де Бройля. При такой малой длине волны ни о какой дифракционной картине речи быть не может.

Если же рассмотреть электрон, который прошёл ускоряющую разность потенциалов U = 150 В, то для него