Тема 2.2. Основи термодинаміки.

Внутрішня енергія термодинамічної системи як функція стану. Внутрішня енергія ідеального газу. Способи зміни внутрішньої енергії. Перший закон термодинаміки. Робота розширення ідеального газу та її вирази для ізопроцесів. Кількість теплоти як міра зміни внутрішньої енергії. Теплоємність. Питома і молярна теплоємності. Теорія теплоємностей ідеального газу. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів в ідеальному газі. Адіабатичний процес. Рівняння Пуасона; коефіцієнт Пуасона. Оборотні та необоротні процеси; цикли. Необоротність природніх процесів. Теплова машина та її коефіцієнт корисної дії. Цикл Карно; теорема Карно. Нерівність Клаузіуса. Ентропія. Другий закон термодинаміки та його статистичний зміст.

Тема 2.3. Фазова рівновага і фазові перетворення.

Міжмолекулярна взаємодія та агрегатні стани речовини. Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Вальса; криві Ендрюса; критична температура. Умови рівноваги фаз; фазова діаграма; потрійна точка. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса. Фазові переходи І та ІІ роду.

Змістовий модуль ІІІ. Електростатичне поле.

Тема 3.1. Електростатичне поле у вакуумі та речовини.

Електричний заряд; закон збереження електричного заряду. Закон Кулона. Електричне поле. Напруженість поля. Принцип суперпозиції. Силові лінії та їх властивості. Потік вектора напруженості електростатичного поля; теорема Остроградського-Гауса та її застосування до розрахунку напруженості полів неперервно розподілених зарядів.

Потенціальна енергія і потенціал електростатичного поля. Робота переміщення зарядів в полі; потенціальний характер електростатичного поля. Еквіпотенціальні поверхні; градієнт потенціалу. Зв’язок між напруженістю і потенціалом.

Вільні і зв’язані заряди; провідники і діелектрики. Полярні і неполярні молекули; електричний диполь. Електричне поле в діелектрику. Діелектрична проникливість діелектрика. Вектор електричного зміщення.

Рівноважний розподіл зарядів і полів в провіднику. Електроємність ізольованого провідника. Конденсатори. Електроємність конденсаторів. Формула ємності плоского конденсатора. Батареї конденсаторів.

Енергія системи зарядів, зарядженого провідника, конденсатора. Об’ємна густина енергії електростатичного поля.

Тема 3.2. Струм

Електричний струм та його характеристики. Умови існування струму. Елементи класичної теорії провідності металів. Закони Ома і Джоуля Ленца для однорідної ділянки кола в диференціальній та інтегральній формах. Електрорушійна сила; закон Ома для неоднорідної ділянки кола і повного кола. Розгалужені кола; правила Кірхгофа.

ІІІ семестр

Змістовий модуль ІV. Магнетизм. Коливання і хвилі.

Тема 4.1. Магнітне поле.

Магнітне поле та його характеристики. Закон Біо-Савара-Лапласа і приклади його застосування (поле прямолінійного та колового струмів).

Дія магнітного поля на рухомі заряди і провідники зі струмом. Магнітна взаємодія струмів.

Теорема про циркуляцію вектора індукції; поле соленоїда. Вихровий характер магнітного поля.

Намагнічування речовин; класифікація магнетиків.

Тема 4.2. Електромагнітне поле.

Магнітний потік; робота переміщення провідника і контура з струмом в магнітному полі. Явище електромагнітної індукції; закон Фарадея, правило Ленца. Явище самоіндукції. Енергія магнітного поля. Вихрове електричне поле. Струми зміщення. Електромагнітне поле; рівняння Максвела.

Тема 4.3. Коливний рух.

Класифікація коливань та їх характеристики. Вільні механічні коливання. Диференціальне та кінематичне рівняння вільних коливань. Пружинний, математичний та фізичний маятники. Електромагнітні коливання в ідеальному коливному контурі. Складання гармонічних коливань. Згасаючі коливання (механічні та електричні), характеристики згасання. Вимушені коливання (механічні та електричні); резонанс.

Тема 4.4. Хвильові процеси.

Механічні (акустичні) хвилі та їх характеристики. Рівняння плоскої хвилі; хвильове рівняння. Фазова то групова швидкості; дисперсія. Інтенсивність хвилі. Характеристика звуку. Стоячі хвилі.

Електромагнітні хвилі та їх властивості. Енергія електромагнітних хвиль, вектор Умова-Пойнтінга. Шкала електромагнітних хвиль.

Змістовий модуль V. Хвильова та квантова оптика.

Тема 5.1. Геометрична та хвильова оптика.

Елементи геометричної оптики. Закони відбивання і заломлення світла. Принцип Гюйгенса. Абсолютний та відносний показники заломлення світла.

Хвильова оптика. Світлові хвилі. Накладання хвиль; інтерференція світла. Методи створення когерентних джерел. Інтерференція на плівках; смуги однакової товщини і однакового напрямку. Застосування інтерференції. Дифракція світла; принцип Гюйгенса -Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на щілині та дифракційній решітці, роздільна здатність оптичних приладів. Дифракція рентгенівських променів.

Поляризація світлових хвиль; закон Брюстера; подвійне променезаломлення. Поляризаційні пристрої; закон Малюса. Дисперсія світла.