- •Общие методические указания
- •Физические основы механики
- •Тема 1.5. Элементы релятивистской динамики
- •Тема 1.6. Физика колебаний и волн
- •2. Статистическая физика и термодинамика
- •Тема 2.1. Молекулярно - кинетическая теория
- •Тема 2.2. Основы термодинамики
- •Тема 2.3. Статистические распределения
- •Электричество и магнетизм Тема 3.1. Электростатика
- •Тема 3.2. Постоянный электрический ток
- •Тема 3.3. Магнитные поле
- •Тема 3.4. Электромагнитное поле
- •5. Квантовая физика
- •Тема 5.9. Элементы квантовой электроники
- •Тема 5.10. Фазовые равновесия и фазовые превращения
- •6. Состояние вещества
- •Тема 6.1. Вещество в различных условиях
- •7. Современная физическая картина мира
- •Список литературы
- •Контрольная работа №1
- •Учебные материалы по разделам курса физики
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
Тема 3.3. Магнитные поле
3.3.1. Магнитная индукция. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующих на виток с током во внешнем магнитном поле. Магнитный момент. Сила Ампера. Закон Био-Савара. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового тока.
3.3.2. Вихревой характер магнитного поля. Циркуляция вектора магнитной индукции. Магнитное поле длинного соленоида. Коэффициенты индуктивности и взаимной индуктивности. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Сила Лоренца.
3.3.3. Электромагнитная индукция. Правило Ленца. Явление самоиндукции при замыкании и размыкании электрической цепи. Магнитная энергия тока. Плотность энергии магнитного поля.
3.3.4 Магнитное поле в веществе. Длинный соленоид с магнетиком. Намагничивание вещества. Молекулярные токи. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость.
3.3.5. Основные уравнения магнетостатики в веществе. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков. Плотность энергии магнитного поля в веществе. Магнитные цепи.
Тема 3.4. Электромагнитное поле
3.4.1. Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме.
Тема 3.5. Электромагнитные колебания и волны
3.5.1. Колебательный контур. Собственные электромагнитные колебания. Затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Случай резонанса.
3.5.2. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Плотность энергии электромагнитного поля. Плотность потока энергии электромагнитного поля.
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
Тема 4.1. Интерференция волн
4.1.1. Принцип суперпозиции для волн. Интерференция плоских
монохроматических световых волн. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Интерференция в тонких пленках. Интерферометры. Понятие об интерферометрии.
Тема 4.2. Дифракция света
4.2.1. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Число Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на круглом отверстии, прямой щели и на множестве параллельных щелей. Дифракционная решетка. Спектральное разложение. Разрешающая способность спектральных приборов.
Тема 4.3. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
4.3.1. Модель среды с дисперсией. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсии. Групповая скорость. Поглощение волн. Поведение волн на границе раздела двух сред. Понятие о волноводах.
4.3.2. Поляризация. Анизотропные среды. Элементы кристаллооптики. Электрооптические и магнитооптические явления. Элементы нелинейной оптики: самофокусировка света, генерация гармоник, параметрические процессы, вынужденное рассеяние. Обращение волнового фронта. Получение сверхкоротких световых импульсов. Голография.
5. Квантовая физика
Тема 5.1. Тепловое излучение
5.1.1. Тепловое излучение абсолютно черного тела. Противоречия классической физики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка.
Тема 5.2. Фотоны
5.2.1. Энергия и импульс световых квантов. Внешний фотоэффект и его законы. Формула Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта. Квантовое и волновое объяснение давления света. Эффект Комптона. Масса и импульс фотона.
Тема 5.3. Корпускулярно-волновой дуализм
5.3.1. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Микрочастица в однощелевом интерферометре. Соотношение неопределенностей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Наборы одновременно измеримых величин. Волновая функция и ее статистический смысл. Принцип причинности в квантовой механике.
Тема 5.4. Уравнение Шредингера
5.4.1. Временное уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Частица в одномерной и трехмерной потенциальных ямах. Квантование энергии и импульса частицы. Прохождение частицы над и под потенциальным барьером. Туннельный эффект. Гармонический осциллятор.
Тема 5.5. Атом
5.5.1. Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона в атоме водорода.
Тема 5.6. Молекула
5.6.1. Молекула водорода. Физическая природа химической связи. Ионная и ковалентная связи. Электронные, колебательные и вращательные состояния многоатомных молекул. Молекулярные спектры.
Тема 5.7. Атомное ядро
5.7.1. Строение атомных ядер. Феноменологические модели ядра: газовая, капельная, оболочечная. Ядерные реакции. Порог реакции. Механизмы ядерных реакций. Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакция ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный и термоядерный реакторы. Термоядерный синтез.
Тема 5.8. Элементы квантовой статистики
5.8.1. Статистическое описание квантовой системы. Различие между квантомеханической и статистической вероятностями. Симметрия волной функции многих одинаковых частиц. Квантовые идеальные газы: распределение Бозе и Ферми.
5.8.2. Конденсированное состояние. Строение кристаллов. Исследование кристаллических структур методом рентгено- и электронографии. Точечные дефекты в кристаллах. Акустические и оптические колебания кристаллической решетки. Экспериментальное исследование колебательного спектра: звук, поглощение инфракрасного излучения в ионных кристаллах, комбинационное рассеяние. Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах.
5.8.3. Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный Ферми-газ в металле. Электронная теплоемкость.
5.8.4. Элементы зонной теории кристаллов. Уровень Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы, диэлектрики, полупроводники. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники.
5.8.5. Явление сверхпроводимости. Куперовские пары. Сверхпроводимость 1 и 2 рода. Высокотемпературная cверхпрово- димость. Захват и квантование магнитного потока. Эффект Джозефсона. Магнетики. Пара-, диа-, ферро- и антиферромагнетики. Квантовая теория ферромагнетизма. Доменная структура.