 |
Колебания, волны, квантовая физика, элементарные частицы, ядро, атомы, газ. (зимняя сессия, 20011-2012)
|
|
|
|
1. Определение колебательного процесса. Классификация колебаний. Описать механические способы регистрации колебаний. Принцип действия осциллографа.
2. Описать и изобразить способы графического представления колебаний: плоская диаграмма, векторная диаграмма, спектральная диаграмма.
3. Записать уравнение гармонических колебаний. Дать определение амплитуды, фазы, начальной фазы, периода и частоты колебаний. Связь частоты и периода колебаний.
4. Изобразить сложение двух коллинеарных гармонических колебаний равных частот методом векторной диаграммы. Записать уравнение результирующего колебания.
5. Вывод формул для амплитуды и фазы результирующего колебания при сложении двух коллинеарных колебаний равных частот. Пример применения. Определение когерентных колебаний.
6. Сложение двух коллинеарных гармонических колебаний близких частот. Вывод формулы. Частота и период биений. Примеры применения.
7. Сложение двух ортогональных гармонических колебаний равных частот. Вывод уравнения траектории. Назвать виды поляризованных колебаний.
8. Сложение двух ортогональных гармонических колебаний кратных частот. Вывод уравнения траектории при соотношении частот 1:2. Изобразить несколько фигур Лиссажу.
9. Гармонический анализ периодических колебаний. Ряд Фурье.
10. Вывод дифференциального уравнения собственных гармонических колебаний пружинного маятника. Решение этого уравнения. Частота собственных гармонических колебаний пружинного маятника.
11. Вывод формул для амплитуды и начальной фазы гармонического колебания из начальных условий.
12. Вывод дифференциального уравнения собственных гармонических колебаний физического маятника. Частота собственных гармонических колебаний физического маятника.
|
|
|
13. Вывод дифференциального уравнения собственных гармонических колебаний математического маятника. Частота собственных гармонических колебаний математического маятника.
14. Вывод дифференциального уравнения собственных гармонических колебаний в электромагнитном контуре. Частота собственных гармонических колебаний заряда в электромагнитном контуре.
15. Вывод дифференциального уравнения собственных затухающих колебаний пружинного маятника при вязком трении. Решение уравнения при малом затухании. График. Частота и амплитуда затухающих колебаний.
16. Вывод дифференциального уравнения собственных затухающих колебаний пружинного маятника. Решение уравнения при большом затухании. Величина критического сопротивления.
17. Вывод дифференциального уравнения собственных затухающих колебаний в электромагнитном контуре. Решение уравнения при малом и большом затухании.
18. Критический и апериодический процессы в колебательных системах. Изобразить графически. Величина критического сопротивления электромагнитного контура.
19. Перечислить основные характеристики затухающих колебаний. Дать определения.
20. Чему равен коэффициент затухания пружинного маятника с вязким трением? Вывести формулу зависимости амплитуды затухающих колебаний от времени.
21. Дать определение логарифмического декремента затухания. Вывести формулу для его расчета при вязком трении.
22. Дать определение добротности колебательной системы. Вывести формулу для ее расчета при малом затухании.
23. Определение времени релаксации колебательной системы. Вывести формулу для системы с вязким трением.
24. Вывод дифференциального уравнения вынужденных колебаний пружинного маятника.
25. Решение уравнения вынужденных колебаний пружинного маятника.
|
|
|
26. Амплитудно-частотная характеристика вынужденных колебаний. Вывод формулы зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты внешней силы. График.
27. Фазо-частотная характеристика вынужденных колебаний. Вывод формулы зависимости фазы вынужденных колебаний от частоты внешней силы. График.
28. Понятие резонанса. Вывод формул для резонансной частоты и резонансной амплитуды.
29. Формулы зависимости резонансной частоты и резонансной амплитуды от коэффициента затухания. График резонансной кривой при различных значениях затухания.
30. Резонансная и статическая амплитуда вынужденных колебаний. Ширина полосы пропускания. Две формулы для расчета добротности электромагнитного колебательного контура.
31. Общее понятие волнового процесса. Характеристики волнового движения: волновая поверхность, фазовая скорость, фронт волны. По каким признакам осуществляется классификация волн?
32. Вывести уравнение волны из уравнения гармонических колебаний источника.
33. Какая волна называется сферической? Написать уравнение сферической волны.
34. Какая волна называется плоской? Написать уравнение плоской волны.
35. Дать определение длины волны. Что такое волновое число? Как связана длина волны с волновым числом?
36. Вывести дифференциальное волновое уравнение из уравнения волны.
37. Продольные и поперечные упругие волны. Дать определения, привести примеры.
38. Вывод дифференциального волнового уравнения упругой волны в стержне. Скорость распространения продольных и поперечных упругих волн в твердых телах.
39. Какие волны распространяются в газах? Чему равна скорость их распространения?
40. Записать вектор Умова - вектор плотности потока энергии в упругой волне.
41. Диапазон частот слышимого звука. Уровень интенсивности звука. Что такое децибел? Ультразвук и инфразвук.
42. В чем сущность эффекта Доплера? Запишите формулы для звуковых волн.
43. Какую частоту воспринимает неподвижный приемник, если источник звука приближается к нему?
44. Какую частоту воспринимает неподвижный приемник, если источник звука удаляется от него?
45. Какую частоту воспринимает удаляющийся от неподвижного источника звука приемник?
46. Уравнение плоской гармонической электромагнитной волны. Какие величины совершают колебания в электромагнитной волне?
|
|
|
47. В чем сущность эффекта Доплера? Формула продольного и поперечного эффекта Доплера для электромагнитных волн.
48. Описать применение продольного эффекта Доплера электромагнитных волн для измерения скорости движения автомобилей. Вывести расчетные формулы.
49. Описать применение продольного эффекта Доплера электромагнитных волн для измерения скорости движения звезд. Вывести расчетные формулы.
50. Поляризация электромагнитных волн. Физические методы получения поляризованного света. Закон Малюса. На каких явлениях основано действие поляроидных пленок?
51. Поляризация света при отражении. Что такое угол Брюстера?
52. Поляризация света при двойном лучепреломлении. В каких кристаллах наблюдается это явление?
53. Понятие о дисперсии волн (нормальной и аномальной).
54. Записать закон поглощение электромагнитных волн.
55. Рассеяние электромагнитных волн. Объяснить голубой цвет неба, красный цвет восходящего и заходящего солнца, используя закон Рэлея.
56. Наложение волн. Принцип суперпозиции. Какие волны называются когерентными?
57. Назовите условие интерференционного максимума. При какой разности хода волн результирующая амплитуда колебаний максимальна?
58. Назовите условие интерференционного минимума. При какой разности хода волн результирующая амплитуда колебаний минимальна?
59. Вывести уравнение стоячей волны. Как меняется фаза колебаний при отражении упругой волны от закрепленного и свободного конца струны?
60. Рассчитать спектр собственных частот колебаний струны с закрепленными концами.
61. Рассчитать спектр собственных частот колебаний воздуха в трубе закрытой с одного конца.
62. Рассчитать спектр собственных частот колебаний стержня закрепленного посредине.
63. Изобразить профиль стоячей волны для нескольких моментов времени в течение периода. Записать положение узлов и пучностей. Чему равно расстояние между соседними узлами в стоячей волне?
64. Назовите не менее трех способов получения когерентных световых волн.
|
|
|
65. Расчет интерференционной картины в схеме Юнга. От чего зависит ширина интерференционной полосы?
66. Как изменится интерференционная картина в схеме Юнга, если на пути одного из лучей поместить тонкую стеклянную пластинку толщиной d с показателем преломления n?
67. Как изменится ширина интерференционной полосы в схеме Юнга, если вместо красного использовать синий свет?
68. Принципиальная схема интерферометра Майкельсона. На сколько полос сместится интерференционная картина в интерферометре Майкельсона, если на пути одного из лучей поместить тонкую пленку толщины d с показателем преломления n?
69. Практическое использование интерференции света. Просветление оптики.
70. Интерференция света в тонких пленках. Вывести формулу разности хода лучей, отраженных от верхней и нижней границы пленки. Полосы равного наклона.
71. Интерференция света в тонких пленках. Полосы равной толщины. Вывести формулу для ширины интерференционной полосы на клине.
72. Кольца Ньютона. Вывести формулы для радиусов светлых и темных колец.
73. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса - Френеля.
74. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция сферических волн от круглого отверстия.
75. Дифракция сферических волн от круглого отверстия. Условие наблюдения в центре экрана светлого или темного пятна.
76. Дифракция сферических волн на круглом диске. Пятно Пуассона. Условие наблюдения тени от диска на экране. Ограничения, накладываемые дифракцией.
77. Дифракция Фраунгофера. Дифракция плоских волн от прямоугольной бесконечно длинной щели. Условие дифракционных минимумов.
78. Дифракционная решетка. Условие главных максимумов. Разрешающая способность.
79. Голография.
80. В каких опытах проявляются волновые свойства света (перечислить не менее трех примеров)?
81. В каких опытах проявляются корпускулярные свойства света (привести не менее трех примеров)?
82. Законы теплового излучения. Формула Планка, определяющая энергию кванта электромагнитного излучения.
83. Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта - проявление корпускулярных свойств света.
84. Коротковолновая граница тормозного рентгеновского излучения - подтверждение корпускулярных свойств электромагнитного излучения.
85. Сущность эффекта Комптона и его объяснение с квантовых позиций.
86. Волновые свойства микрочастиц вещества. Длина волны де Бройля. Опыты Девиссона и Джермера по рассеянию электронов на монокристалле и их интерпретация.
87. Соотношение неопределенности Гейзенберга для координаты и импульса, энергии и времени жизни микрочастицы.
|
|
|
88. Записать стационарное уравнение Шредингера, объяснить входящие в него обозначения. Что значит - решить уравнение Шредингера?
89. Решить уравнение Шредингера для частицы, движущейся в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме.
90. Какова вероятность обнаружить микрочастицу в квантовом состоянии с n = 2 в левой половине потенциальной ямы ширины L?
91. Какова вероятность обнаружить микрочастицу в квантовом состоянии с n = 1 в правой половине потенциальной ямы?
92. Чему равна энергия частицы в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме на первом энергетическом уровне?
93. Записать уравнение Шредингера для квантового линейного гармонического осциллятора. Объяснить смысл обозначений. Какова разность энергий на соседних энергетических уровнях осциллятора?
94. По какому признаку осуществляется современная классификация элементарных частиц? Назовите все фундаментальные взаимодействия элементарных частиц.
95. Сколько существует классов элементарных частиц, различающихся по видам взаимодействий? Назовите их.
96. Экспериментальные методы исследования и наблюдения элементарных частиц. Принцип действия счетчика Гейгера, камеры Вильсона, пузырьковой камеры при регистрации элементарных частиц.
97. Сколько частиц относится к классу лептонов? Назовите их. В каких видах фундаментальных взаимодействий участвуют лептоны? Имеют ли внутреннюю структуру лептоны?
98. Какие частицы относятся к классу адронов? Назовите все виды фундаментальных взаимодействий, в которых участвуют адроны?
99. Что такое кварки? Какой класс частиц строится из кварков?
100. Перечислите законы сохранения в физике элементарных частиц. Приведите примеры выполнения законов сохранения энергии, импульса и момента импульса при взаимном превращении частиц.
101. Приведите примеры выполнения законов сохранения электрического, лептонного и барионного зарядов при взаимном превращении элементарных частиц.
102. Основные характеристики ядер. Состав атомного ядра. Зарядовое число. Массовое число. Чем отличаются друг от друга различные изотопы одного элемента?
103. Что называется энергией связи нуклонов в ядре? Что такое дефект массы? Чему он равен? График зависимости удельной энергии связи нуклонов в ядре от массового числа.
104. Капельная модель ядра. Какие свойства ядер объясняет эта модель?
105. Оболочечная модель ядра. Какие свойства ядер объясняет эта модель? Дважды магические ядра. Чем объясняется их особенная устойчивость?
106. Назовите основные свойства ядерных сил (не менее четырех). Сравните ядерные силы с другими фундаментальными силами по интенсивности.
107. Запишите закон радиоактивного распада, нарисуйте график. Что такое период полураспада? Какие частицы вылетают из ядра при распаде? Сравните проникающую способность различных частиц.
108. Почему при синтезе легких ядер выделяется энергия? Что препятствует сближению легких ядер на достаточные расстояния для их синтеза?
109. Атом водорода по теории Бора. Назовите постулаты Бора. Выведите формулу для расчета радиусов боровских орбит электрона в атоме водорода.
110. Выведите формулу полной энергии электрона на стационарной орбите в атоме водорода по теории Бора.
111. Запишите уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода. Объясните смысл обозначений. Назовите квантовые числа электрона в атоме водорода и те величины, которые они определяют.
112. Квантование энергии, орбитального момента импульса и проекции момента импульса электрона в атоме водорода (пространственное квантование).
113. Квантование собственного момента импульса электрона (спина) и проекции собственного момента импульса в атоме водорода.
114. Запишите зависимость величин, определяющих состояние электрона в атоме водорода, от квантовых чисел. Чему равна степень вырождения энергии электрона в n состоянии?
115. Квантово-механическое толкование боровских орбит электрона в атоме водорода.
116. Электроны каких оболочек отвечают за оптические свойства атомов? Охарактеризуйте спектр излучения атомов водорода.
117. Выведите обобщенную формулу Бальмера из постулатов Бора. Назовите не менее трех серий спектра испускания атома водорода.
118. Спин электрона. Принцип Паули. Заполнение электронных оболочек в многоэлектронных атомах.
119. Спектр излучения атома натрия. Правила отбора.
120. Рентгеновское характеристическое излучение и его свойства. Закон Мозли. Почему спектры рентгеновского характеристического излучения различных элементов сходны друг с другом?
121. Газовые законы. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Основы молекулярно-кинетической теории.
122. Идеальный газ. Давление идеального газа. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.
123. Распределение Максвелла молекул идеального газа по скоростям. Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратичная скорости.
124. Вывод барометрической формулы. Распределение Больцмана молекул идеального газа по энергиям в потенциальном силовом поле.
125. Классическое распределение Максвелла-Больцмана молекул идеального газа по энергиям.
126. Квантовые статистики Ферми-Дирака, Бозе-Эйнштейна.
127. Первое начало термодинамики. Работа газа при изопроцессах.
128. Внутренняя энергия идеального газа. Теплоемкость идеального газа при различных изопроцессах.
129. Первое и второе начала термодинамики. Круговые процессы. Цикл Карно.
130. Понятие энтропии. Теорема Нернста. Третье начало термодинамики.
|
|
|
