Раздел 3. Электричество и магнетизм

1. Электрическое поле. Закон Кулона. Единица заряда в системе СИ. Напряженность поля. Поток вектора через поверхность. Электрический диполь. Поле диполя. Электрический диполь системы зарядов.

2. Потенциал электрического поля. Эквипотенциальные поверхности. Поле равномерно заряженных плоскости, сферы и шара.

3. Проводники в электрическом поле. Электрическая емкость проводника. Конденсаторы. Единицы емкости.

4. Электрическое поле в веществе. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков. Вектор объемной поляризации. Вектор электрической индукции. Поляризуемость и диэлектрическая проницаемость. Энергия электрического поля.

5. Проводники. Полупроводники. Изоляторы. Электрический ток в металлах, электролитах и газах. Плотность тока. Закон сохранения заряда. Закон Ома. Закон Джоуля-Ленца. Электродвижущая сила. Законы Кирхгоффа.

6. Магнитное поле. Взаимодействие токов. Определение единицы силы тока в системе СИ. Закон Био-Савара. Магнитное поле прямого и кругового тока. Магнитный диполь. Поле магнитного диполя. Циркуляция вектора магнитной индукции. Поле соленоида и тороида. Энергия магнитного поля.

7. Действие магнитного поля на движущиеся заряды и токи. Закон Ампера. Вращающий момент магнитного поля для кругового тока. Движение витка тока в неоднородном магнитном поле. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Ларморовский радиус. Циклотронная частота.

8. Магнитное поле в веществе. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Точка Кюри. Энергия магнитного поля.

9. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность.

10. Переменный ток. Закон Ома для цепи переменного тока, содержащей сопротивление, емкость и индуктивность. Векторные диаграммы токов и напряжений.

11. Электромагнитное поле. Уравнение Максвелла. Электромагнитные волны. Энергия и импульс электромагнитного поля. Излучение диполя. Излучение электромагнитного заряда. Шкала электромагнитных волн.

12. Электропроводность твердых тел. Основы теории проводимости металлов. Эффект Холла. Электронный газ. Электропроводность металлов и полупроводников. Термоэлектричество.

.Раздел 4. Оптика. Атомная физика. Ядерная физика.

1. Геометрическая оптика. Основные законы распространения, отражения и преломления световых лучей. Принцип Ферма. Построение изображений в плоском зеркале для точечных и протяженных тел. Призмы. Линзы преломляющие и зеркальные, фокусирующие (положительные) и рассеивающие (отрицательные). Фокус и фокальная плоскость. Формирование изображений линзами. Действительное и мнимое изображения. Формула тонкой линзы. Оптическая сила линзы. Оптическая сила сложенных тонких линз. Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, телескоп, микроскоп.

2. Фотометрия. Энергетический и световой поток, их связь. Сила света точечного источника излучения. Освещенность поверхности. Протяженные источники света и их характеристики: яркость, светимость. Ламбертовский источник света.

3. Волновые свойства света. Фазовая и групповая скорость света в вакууме и веществе. Когерентность. Интерференция света. Отражение света от тонких пленок. Просветление оптики. Дифракция. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля (в сходящихся лучах) и Фраунгофера (в параллельных лучах). Зоны Френеля. Дифракция на щели и на решетке щелей. Рентгеноструктурный анализ. Формула Вульфа-Брэгга. Поляризация света. Формулы Френеля для амплитуды колебания электромагнитной волны, отраженной от поверхности раздела сред. Поглощение света в веществе. Рассеяние света с точки зрения волновой оптики. Закон Рэлея. Закон Бугера-Ламберта.

4. Испускание и поглощение изучения телами в условиях термодинамического равновесия с окружающей средой. Закон Кирхгофа. Излучение абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. «Ультрафиолетовая катастрофа». Идеи Планка. Понятие о квантовой природе излучения света. Постоянная Планка. Распределение энергетической плотности равновесного излучения по частоте в зависимости от температуры.

5. Взаимодействие света с веществом с учетом квантовых эффектов излучения. Фотоэлектрический эффект. Фотохимическое действие света. Комптоновское рассеивание рентгеновских лучей.

6. Ядерная (планетарная) модель атома Резерфорда. Закономерности в атомных спектрах излучения и поглощения (для газов). Комбинационный принцип для частоты излучения (на примере атома водорода). Постоянная Ридберга. Опыты Франка и Герца. Трудности атомной модели Резерфорда с точки зрения классической физики.

7. Постулаты Бора. Квантование момента импульса энергии электрона в атоме. Первый радиус Бора для электрона в атоме водорода. Противоречивость модели Бора.

8. Корпускулярно-волновой дуализм света и микрочастиц. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства микрочастиц. Волновая функция для нерелятивистской частицы. Волновой пакет. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

9. Уравнение Шредингера. Физический смысл функции ψ (по Борну). Стационарное уравнение Шредингера. Микрочастица в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме. Квантование энергии. Понятие о фазовом пространстве. Фазовый объем, приходящийся на одно квантовое состояние в одномерном и трехмерном случаях. Прохождение частицы с энергией Е через конечный (по высоте и ширине) потенциальный барьер U для случаев E>U и E<U. Гармонический осциллятор в квантовой механике. Нулевые колебания. Нулевая энергия.

10. Понятие о спине как о собственном механическим моменте микрочастицы – моменте импульса. Собственный магнитный момент, связанный со спином, для заряженных частиц. Проекция спина на заданное направление. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна для среднего числа заполнения допустимых квантовых состояний для фермионов и бозонов (без вывода).

11. Строение атома водорода. Уравнение Шредингера для атома водорода. Энергетические уровни электрона в атоме водорода. Главные квантовые числа, орбитальные квантовые числа, магнитные квантовые числа. Основное состояние электрона в атоме водорода Излучение атома водорода: серии Лаймана, Бальмера, Пашена и др. Магнитное спиновое число. Атом водорода в магнитном поле. Опыты Штерна и Герлаха как экспериментальное доказательство существования спина у электрона.

12. Понятие о строении многоэлектронных атомов. Атомный остаток. Спектры щелочных атомов. Спин-орбитальное взаимодействие и расщепление энергетических уровней.

13. Молекулы. Ионная (гетерополярная) и ковалентная (гомеополярная) связи атомов в молекуле. Вращательные и колебательные энергетические уровни в молекуле. Молекулярные спектры и их «полосатый» характер.

14. Строение твердого тела с точки зрения квантовой механики. Колебания атомов и ионов в кристаллической решетке – фононы. Теплоемкость. Закон Дюлонга и Пти. Электроны в кристаллах металла, полупроводника и диэлектрика в соответствии с зонной теорией.

14. Состав и размеры атомных ядер. Ядерные силы. Модели ядер. Энергия связи атомных ядер.

15. Радиоактивность. Радиоактивные ряды. Спонтанное и вынужденное деление ядер. Принципы работы ядерных и термоядерных реакторов. Атомное оружие

16. Экспериментальные методы изучения радиоактивных излучений (-распад. - распад, γ-кванты, нейтроны). Взаимодействие излучений с веществом.