- •Предисловие
- •Общие рекомендации к изучению дисциплины
- •Рабочая программа
- •1.Физические основы механики
- •1.1.Элементы кинематики
- •1.2.Динамика частиц
- •2. Статистическая физика и термодинамика
- •2.1.Макроскопические состояния
- •2.2.Статистические распределения
- •3. Электричество и магнетизм
- •3.2.Постоянный электрический ток
- •3.3.Магнитное поле
- •3.4.Статическое поле в веществе
- •4. Физика колебаний и волн
- •4.3.Ангармонические колебания
- •4.4.Волновые процессы
- •5. Квантовая физика
- •5.12.Жидкие кристаллы
- •5.13.Вещество в экстремальных условиях
- •6.Современная физическая картина мира
- •Основные формулы механика
- •Молекулярная физика. Термодинамика
- •Электростатика. Постоянный электрический ток
- •Контрольная работа №1
- •Электромагнетизм
- •Контрольная работа № 2
- •Основные физические постоянные.
Электромагнетизм
1. Связь магнитной индукции В с напряженностью Н магнитного поля
,
где – магнитная проницаемость изотропной среды, - магнитная постоянная. В вакууме .
2. Закон Био-Савара-Лапласа
или ,
где dB – магнитная индукция поля, создаваемого элементом провода длиной dl с током I, r – радиус-вектор, направленный от элемента проводника к точке, в которой определяется магнитная индукция, - угол между радиусом-вектором и направлением тока в элементе провода.
3. Магнитная индукция в центре кругового тока
,
где R – радиус кругового витка.
4. Магнитная индукция на оси кругового тока
,
где h – расстояние от центра витка до точки, в которой определяется магнитная индукция.
5. Магнитная индукция поля прямого тока
,
где R – радиус кругового витка.
6. Магнитная индукция поля прямого тока
,
где – расстояние от оси провода до точки, в которой определяется индукция.
7. Магнитная индукция поля, создаваемого отрезком провода с током,
.
8. Сила Лоренца
или ,
где v – скорость заряженной частицы, q – заряд частицы, – угол между векторами v и B.
9. Магнитный поток
а) в случае однородного магнитного поля и плоской поверхности
или ,
где S – площадь контура, – угол между нормалью к плоскости контура и вектором магнитной индукции.
б) в случае неоднородного поля и произвольной поверхности
,
(интегрирование ведется по всей поверхности).
10. Потокосцепление (полный поток)
.
Это формула верна для соленоида и тороида с равномерной намоткой плотно прилегающих друг к другу N витков.
11. Работа по перемещению замкнутого контура в магнитном поле
.
12. ЭДС индукции
.
13. Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур
или ,
где R – сопротивление контура.
14. Индуктивность контура
.
15. ЭДС самоиндукции
.
16. Индуктивность соленоида
,
где n – отношение числа витков соленоида к его длине, V – объем соленоида.
ОПТИКА
1. Скорость света в среде
,
где с – скорость света в вакууме, n – показатель преломления среды.
2. Оптическая длина пути световой волны
,
где l – геометрическая длина пути световой волны в среде с показателем преломления n.
3. Оптическая разность хода двух световых волн
.
4. Зависимость разности фаз от оптической разности хода световых волн
,
где – длина световой волны.
5. Условие максимального усиления света при интерференции
, (k=0, 1, 2, …).
6. Условие максимального ослабления света при интерференции
.
7. Оптическая разность хода световых волн, возникающая при отражении монохроматического света от тонкой пленки
или
,
где d – толщина пленки, n – показатель преломления пленки, i1 – угол падения, i2 – угол преломления света в пленке.
8. Угол отклонения лучей, соответствующий максимуму (светлая полоса) при дифракции на одной щели, определяется из условия
, (k=0, 1, 2, …),
где а – ширина щели, k – порядковый номер максимума.
9. Угол отклонения лучей, соответствующий максимуму (светлая полоса) при дифракции света на дифракционной решетке, определяется из условия
, (k=0, 1, 2, …),
где d – период дифракционной решетки.
10. Закон Брюстера
,
где – угол падения, при котором отразившийся от диэлектрика луч полностью поляризован, n21 – относительный показатель преломления второй среды относительно первой.
11. Закон Малюса
,
где I0 – интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор, I – интенсивность этого света после анализатора, – угол между направлением колебаний электрического вектора света, падающего на анализатор, и плоскостью пропускания анализатора (если колебания электрического вектора падающего света совпадают с этой плоскостью, то анализатор пропускает данный свет без ослабления).
12. Угол поворота плоскости поляризации монохроматического света при прохождении через оптически активное вещество
а) в твердых телах
,
где – постоянная вращения, d – длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе.
б) в растворах
,
где – удельное вращение, – массовая концентрация оптически активного вещества в растворе.
13. Закон Стефана-Больцмана
,
где – энергетическая светимость (излучательность) абсолютно черного тела, – постоянная Стефана-Больцмана, Т – термодинамическая температура Кельвина.
14. Закон смещения Вина
,
где – длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения, b – постоянная Вина в законе смещения.
15. II закон Вина
,
где – максимальная испускательная способность абсолютно черного тела, С – постоянная Вина.
16. Формула Эйнштейна для фотоэффекта
,
где – энергия фотона, падающего на поверхность металла, А – работа выхода электрона, – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
17. Красная граница фотоэффекта
или ,
где – минимальная частота света, при которой еще возможен фотоэффект, – максимальная длина волны, при которой еще возможен фотоэффект, h – постоянная Планка, с – скорость света в вакууме.
18. Давление света при нормальном падении на поверхность
,
где – энергетическая освещенность (облученность), w – объемная плотность энергии излучения, – коэффициент отражения.
ЭЛЕМЕНТЫ АТОМНОЙ И ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
1. Момент импульса электрона (второй постулат Бора)
или ,
где m – масса электрона, – скорость электрона на n-ой орбите, – радиус n-ой стационарной орбиты, – постоянная Планка, n – главное квантовое число (n=1, 2, 3, …).
2. Радиус n-ой стационарной орбиты
,
где – первый Боровский радиус.
3. Энергия электрона в атоме водорода
,
где – энергия ионизации атома водорода.
4. Энергия, излучаемая или поглощаемая атомом водорода
или
,
где и – квантовые числа, соответствующие энергетическим уровням, между которыми совершается переход электрона в атоме.
5. Длина волны де Бройля
,
где р – импульс частицы.
6. Массовое число ядра (число нуклонов в ядре)
,
где Z – зарядовое число (число протонов), N – число нейтронов.
7. Закон радиоактивного распада
,
где N – число ядер, не распавшихся к моменту времени t, N0 – число ядер в начальный момент времени (t=0), – постоянная радиоактивного распада.
8. Зависимость периода полураспада от постоянной радиоактивного распада
.
9. Среднее время жизни радиоактивного ядра, то есть интервал времени, за который число не распавшихся ядер уменьшается в е раз
.
10. Активность А радиоактивного изотопа
,
где А0 – активность изотопа в начальный момент времени.
11. Удельная активность изотопа
.
12. Дефект массы ядра
,
где – масса протона, – масса нейтрона, – масса ядра.
13. Энергия связи ядра
,
где – дефект массы ядра, с – скорость света в вакууме.
Во внесистемных единицах энергия связи ядра равна , где дефект массы - в а.е.м.; 931 – коэффициент пропорциональности (1 а.е.м. ~ 931 МэВ).