Электричество и магнетизм.
Введение. Электромагнитные взаимодействия в природе. Сохранение и квантование заряда. Структура заряда. Распределения зарядов.
Электростатика. Закон Кулона, границы применимости. Напряжённость электрического поля и поток. Теорема Гаусса-Остроградского. Работа и потенциальная энергия электрического поля, потенциал. Циркуляция электростатического поля. Напряжённость и градиент потенциала. Дивергенция электрического поля. Уравнения Пуассона и Лапласа.
Проводники в электрическом поле. Поле в проводнике и около проводника, в полости проводника. Энергия электрического поля, плотность энергии. Энергия заряженного шара. Поле около острия. Электроёмкость.
Электрическое поле в диэлектрике. Индуцированные и собственные моменты молекул. Вектор поляризации. Поляризация вещества, диэлектрическая проницаемость. Молекулярная теория поляризации.
Электрический ток. Сила и плотность тока. Сохранение заряда – уравнение непрерывности.. Законы постоянного тока в дифференциальной форме. Классическая теория проводимости.. Сверхпроводимость.
Раздел 29. Магнитное поле. Магнитные силы. Закон Био-Савара-Лапласа. Вектор магнитной индукции. Циркуляция магнитного поля. Контур с током в однородном и неоднородном магнитном поле. Магнитный момент. Силы Ампера и Лоренца.
Раздел 30. Магнетизм вещества. Атомный магнитный момент. Гиромагнитные явления. Опыты Эйнштейна-Гааза и Барнетта. Орбитальное гиромагнитное отношение. Описание магнитного поля в магнетике: намагниченность, напряжённость поля, магнитная проницаемость. Пара- и диамагнетизм.
Магнитное поле движущихся зарядов. Инвариантность заряда. Поле движущегося точечного заряда. Поле ускоряемого заряда.
Преобразование электрического и магнитного полей. Электрическое поле в разных системах отсчёта. Преобразование продольного магнитного поля. Общий случай преобразования электрических и магнитных полей.
Электромагнитная индукция. Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Энергетический анализ получения ЭДС электромагнитной индукции. Закон Ленца. Универсальный закон электромагнитной индукции. Индуктивность. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля.
Электромагнитное поле и уравнения Максвелла. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Электромагнитные волны, волновое уравнение, скорость электромагнитной волны в вакууме и в среде. Плоская электромагнитная волна, основные свойства. Энергия электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга-Умова.
Оптика, атомная и ядерная физика.
Электромагнитная природа света. Уравнение и вектор Умова-Пойтинга для электромагнитных волн. Модулированные волны. Световая волна. Фотометрические величины.
Представление геометрической оптики с точки зрения волновой. Основные Принципы и законы геометрической оптики. Отражение и преломление световой волны на границе раздела двух диэлектриков. Полное внутреннее отражение.
Интерференция света. Явление интерференции. Когерентность волн. Многолучевая интерференция. Интерференция в тонких пластинках. Кольца Ньютона.
Дифракция света. Явление дифракции. Понятие о теории дифракции Кирхгофа. Дифракция от щели. Дифракционная решетка. Дифракция и спектральный анализ. Дифракция волновых пучков. Принципы голографии.
Поляризация света. Поляризованный и естественный свет. Поляризация при отражении и преломлении света на границе раздела изотропных диэлектриков. Двойное лучепреломление.
Взаимодействие оптических волн с веществом. Дисперсия света, групповая скорость, элементарная теория дисперсии. Поглощение света. Рассеяние света. Рассеяние света в мелкодисперсных и мутных средах. Нелинейные оптические явления.
Излучение света. Классичекие модели излучения. Закон Кирхгофа. Излучение абсолютно черного тела. Закон Стефана- Больцмана, закон Вина. Недостаточность классической теории излучения. Формула Рэлея-Джинса. Основные представления о квантовой теории излучения света атомами и молекулами. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Усиление и генерация света.
Тепловое излучение. Законы теплового излучения. Квантовые свойства электромагнитного поля.
Атомные спектры. Теория Бора. Теория Зоммерфельда. Опыты Франка и Герца. Опыты Штерна и Герлаха.
Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля. Уравнение Шрёдингера. Физический смысл волновой функции. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Значения физических величин в стационарных состояниях. Квантовые числа. Спин электрона. Принцип Паули. Строение электронных оболочек.
Электронные конфигурации атомов. Таблица Менделеева. Физическое объяснение периодического закона. Представление об электронном облаке в квантовой механике. Физическое толкование квантовых чисел. Общие свойства многоэлектронных атомов.
Квантовая теория излучения. Населенности энергетических уровней. Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Время жизни атома в возбужденном состоянии. Ширина уровня энергии и спектральной линии.
Квантовые генераторы. Мощность испускания и поглощения. Коэффициент поглощения. Инверсная населенность Отрицательный коэффициент поглощения. Лазер на рубине. Свойства лазерного излучения. Применение лазеров.
Структура ядра. Опыты Резерфорда. Радиоактивность. Гамма-распад. Бета-распад. Альфа-распад. Деление ядер. Термоядерный синтез. Частицы. Свойства симметрии волновых функций для тождественных частиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Лептоны, адроны, калибровочные бозоны. Частицы и античастицы.
Литература
а) основная литература:
Алешкевич В.А., Деденко Л.Г., Караваева В.А. Курс физики. Механика. М: Изд-во «Академия». 2004.
Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.1. Механика. (2002 и более поздние издания).
Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. Термодинамика и молекулярная физика. (2002 и более поздние издания).
Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. III. Электричество. М.: Физматлит. (2002 и более поздние издания).
Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. С.-Петербург: Изд-во «Лань». 2008. (электронная библиотека).
Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. С.-Петербург: Изд-во «Лань». 2008. (электронная библиотека).
Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 791
Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 5. Атомная и ядерная физика. - 3-е изд., стер. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 782
б) Интернет-ресурсы:
Физическая энциклопедия. 5 томов. www.phys-encyclopedia.net.
Великие физики. http://fiziki.net/.
История физики. http://physhistory.narod.ru/default.htm.