12. График зависимости коэффициента поглощения –лучей свинцом от энергии –кванта
Хi. Очные занятия
В дополнение к самостоятельной работе студентов университет, как было отмечено ранее, организует очные занятия: установочные и обзорные лекции, лабораторные работы.
Цель установочных лекций – познакомить с содержанием и структурой курса, дать рекомендации по изучению отдельных разделов, тем, методике работы с литературой. Установочные лекции должны направить последующую самостоятельную работу студентов по изучению программного материала и выполнению контрольного задания.
Цель обзорных лекций – обобщить и подытожить самостоятельно пройденный студентами в течение учебного семестра материал, уточнить отдельные вопросы курса, слабо усвоенные при самостоятельной работе.
Лабораторные занятия по физике являются строго обязательной формой обучения, причем одной из наиболее активных форм, позволяющих организовать аудиторную самостоятельную работу студентов под руководством преподавателя. Лабораторные занятия завершаются зачетом.
ЭКЗАМЕН. К экзамену по физике допускаются студенты, выполнившие контрольное задание, получившие по нему зачет при очном собеседовании с преподавателем (студент на экзамене представляет зачтенное контрольное задание) и имеющие зачет по лабораторному практикуму.
Хіi. Экзаменационные вопросы
1. Предмет физики. Методы физического исследования. Связь физики с другими науками. Предмет классической механики. Пространство и время в классической механике. Кинематика поступательного движения.
2. Динамика поступательного движения. Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета.
3. Поле и вещество - два вида материи. Их общие и отличительные свойства. Гравитационное поле и его характеристики. Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.
4. Закон сохранения импульса. Силы в механике. Их свойства и законы, определяющие величину этих сил.
5. Работа силы. Мощность. Механическая энергия. Деление сил на потенциальные и непотенциальные. Закон сохранения механической энергии. Консервативные и диссипативные системы.
6. Элементы механики жидкостей.
7. Элементы кинематики и динамики вращательного движения твердого тела. Основное уравнение динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса.
8. Преобразование координат Галилея. Абсолютность пространственных и временных интервалов. Закон преобразования скоростей в классической механике.
9. Общие представления о неинерциальных системах отсчета и силах инерции. Границы применимости классической механики. Соотношение между классической механикой инерциальных систем отсчета и специальной теорией относительности. Представление об общей теории относительности.
10. Постулаты специальной теории относительности. Преобразование координат Лоренца. Элементы релятивистской кинематики. Релятивистский закон преобразования скоростей.
11. Динамика специальной теории относительности. Масса, импульс, энергия тела и связь между ними в специальной теории относительности. Границы применимости этой теории.
12. Основные положения МКТ вещества. Основное уравнение МКТ идеального газа. Уравнение Менделеева - Клапейрона и его частные случаи.
13. Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла) и его экспериментальное подтверждение. Распределение частиц во внешнем силовом поле (распределение Больцмана).
14. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. Адиабатный процесс. Классическая теория теплоемкости газа и границы ее применимости.
15. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах.
16. Второе начало термодинамики. Закон возрастания энтропии и его статистический смысл. Критика идеалистического толкования второго начала термодинамики.
17. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Понятие о фазовых переходах первого и второго рода.
18. Особенности жидкого и твердого состояний вещества.
19. Электрический заряд и его поле. Характеристики электростатического поля. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме и ее применение. Закон сохранения электрического заряда.
20. Диэлектрики и проводники в электрическом поле. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в диэлектрике.
21. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Электроемкость плоского конденсатора. Энергия заряженного проводника, заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.
22. Классическая электронная теория проводимости металлов. Основные результаты и затруднения. Законы постоянного тока.
23. Работа выхода электрона из металла. Контактные и термоэлектронные явления и их применения.
24. Магнитное поле и его характеристики. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Вихревой характер магнитного поля.
25. Закон Ампера. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом к магнитном полях. Эффект Холла. МГД-генератор.
26. Теорема Остроградского-Гаусса для потока магнитной индукции. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
27. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея - Ленца и его вывод на основе закона сохранения и превращения энергии.
28. Явления самоиндукции и взаимоиндукции. Индуктивность проводника. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля.
29. Магнитные свойства веществ. Диа-, пара- и ферромагнетики их природа и специфические особенности.
30. Представления об электромагнитной теории Максвелла. Уравнения Максвелла в интегральной форме и наиболее важные следствия из них.
Гармонический осциллятор (механический и электромагнитный) в классической физике. Собственные (механические и электромагнитные) колебания. Уравнения этих колебаний. Энергия осциллятора.
Свободные и вынужденные (механические и электромагнитные) колебания. Уравнения этих колебаний. Явление резонанса.
Механические волны. Уравнение волны. Энергия волны. Поток энергии. Понятие о фазовой и групповой скорости. Интерференция волн.
Стоячие волны. Уравнение волны. Квантование энергии стоячих волн. Звуковые волны. Эффект Допплера.
Электромагнитные волны. Уравнение электромагнитной волны. Энергия электромагнитной волны. Излучение и прием электромагнитных волн.
Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников. Интерференция в тонких пленках. Интерферометры.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция сферических волн на круглом отверстии, диске. Дифракция плоских волн на щели.
Дифракционная решетка. Дифракция на решетке. Формула Вульфа – Брегга. Понятие о голографии.
Дисперсия света. Понятие об электронной теории дисперсии. Спектральный анализ. Понятие об излучении Вавилова-Черенкова. Понятие об эффекте Доплера.
Поляризация света. Способы получения поляризованного света. 3aкон Брюстера. Закон Малюса. Искусственная анизотропия. Вращение плоскости поляризации.
Понятие о тепловом излучении. Законы теплового излучения. Квантовая гипотеза и формула Планка. Понятие об оптической пирометрии.
Внешний фотоэффект. Законы и теория этого явления. Опыты Вавилова по квантовым флуктуациям излучения. Масса и импульс фотона.
Давление света. Опыты Лебедева. Объяснение давления света на основе квантовых и волновых представлений. Эффект Комптона и его теория.
Волновые свойства материи. Формула де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Границы применимости классической механики. Соотношение неопределенностей.
Волновая функция и ее статистический смысл. Ограниченность механического детерминизма. Принцип причинности в квантовой механике. Стационарные состояния системы. Уравнение Шрёдингера.
Уравнение Шрёдингера для стационарных состояний квантовой системы. Частица в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной "потенциальной яме".
Туннельный эффект. Квантование энергии и момент импульса. Принцип соответствия Бора. Влияние формы "потенциальной ямы" на квантование энергии частицы: линейный гармонический осциллятор, атом водорода. Главное орбитальное и магнитное квантовые числа.
Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям.
Понятие об энергетических уровнях молекул. Спектры атомов и молекул. Комбинационное рассеяние света.
Понятие о парамагнитном резонансе. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучение. Физические основы работы лазера. Особенности и применение лазерного излучения.
Общие представления о статистической физике. Структура статистической теории и виды статистик. Основные положения классической и квантовых статистик.
Понятие о квантовой статистике Бозе – Эйнштейна. Фотонный и фононный газы. Распределение фотонов по энергиям. Теплоемкость кристаллической решетки. Сверхтекучесть.
Понятие о квантовой статистике Ферми-Дирака. Распределение электронов проводимости в металле по энергиям. Энергия Ферми. Внутренняя энергия и теплоемкость электронного газа в металлах. Электропроводность металлов. Сверхпроводимость.
Элементы зонной теории. Металлы, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. Люминесценция твердых тел.
Элементы зонной теории. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Контакт электронного и дырочного полупроводников и его вольтамперная характеристика.
Характеристики атомного ядра. Состав ядра. Взаимодействие нуклонов, понятие о свойствах и природе ядерных сил. Модели ядра. Дефект массы и энергия связи ядра.
Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения, закон радиоактивного распада и период полураспада. Закономерности и происхождение альфа–, бета– и гамма–излучения атомных ядер. Человек и радиация.
Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра, цепная реакция деления и принцип действия ядерного реактора. Понятие о ядерной энергетике. Проблема охраны окружающей среды.
Ядерные реакции и законы сохранения, реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемой термоядерной реакции. Проблема охраны окружающей среды.
Элементарные частицы. Классификация и свойства элементарных частиц. Типы фундаментальных взаимодействий. Понятие об основных проблемах современной физики и астрофизики.