Общая и экспериментальная физика

Учебная программа

по специальности: 010701.65 - Физика

 

Москва

СОДЕРЖАНИЕ

МЕХАНИКА

Предмет и задачи механики. Система отсчета. Основные понятия кинематики. Кинематические величины: вектор положения, перемещение, скорость, ускорение, путь, связь между ними в координатной и векторной форме. Движение с постоянным ускорением и его частные случаи.

Криволинейное движение материальной точки и его описание по отношению к траектории. Нормальное, тангенциальное и полное ускорения.

Кинематика вращательного движения. Угловые кинематические величины (угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение), их связь с линейными величинами. Вращение с постоянным угловым ускорением.

Динамика материальной точки. Сила и масса. Законы классической механики. Интернациональная система единиц (СИ).

Система материальных точек. Импульс материальной точки, импульс системы материальных точек. Уравнение изменения импульса, закон сохранения импульса. Центр масс системы материальных точек. Движение центра масс. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.

Работа и мощность. Кинетическая энергия. Консервативные силы. Потенциальная энергия системы. Полная механическая энергия системы. Закон сохранения механической энергии. Применение законов сохранения к анализу упругого и неупругого ударов.

Момент импульса материальной точки относительно точки и относительно оси. Момент силы относительно точки, относительно оси. Основное уравнение моментов. Момент импульса системы материальных точек. Закон сохранения момента импульса.

Твердое тело. Поступательное и вращательное движение твердого тела, мгновенная ось вращения.

Динамика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера–Гюйгенса. Момент импульса твердого тела относительно оси. Момент силы относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Применение закона сохранения момента импульса к вращающимся телам. Работа и мощность при вращательном движении. Кинетическая энергия вращающегося тела. Применение законов динамики для описания сложного движения твердого тела.

Понятие о главных осях инерции твердого тела. Свободные оси вращения. Гироскоп, прецессия гироскопа. Гироскопические силы, гироскопический эффект. Использование гироскопов.

Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции в поступательно движущихся и вращающихся неинерциальных системах отсчета. Проявление сил инерции на Земле.

Элементы специальной теории относительности (СТО). Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность длины отрезков и промежутков времени. Преобразование скоростей в СТО.

Релятивистский импульс, релятивистская форма второго закона Ньютона. Энергия. Взаимосвязь массы и энергии. Законы сохранения в СТО.

Упругие свойства твердых тел. Виды деформаций. Напряжение, абсолютная и относительная деформации. Закон Гука. Потенциальная энергия упруго деформированного тела, плотность энергии. Неупругие деформации, механический гистерезис.

Механика жидкостей и газов. Жидкость и газ как сплошная среда. Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Закон Архимеда. Условие плавания тел.

Стационарное течение жидкости. Линии тока. Трубки тока. Уравнение неразрывности для трубки тока. Идеальная несжимаемая жидкость. Уравнение Бернулли. Движение вязкой жидкости, закон Ньютона для вязкого течения. Силы, действующие на тело, движущееся в вязкой жидкости. Вихревое течение при обтекании тел, лобовое сопротивление и подъемная сила. Переход ламинарного течения в турбулентное, число Рейнольдса.

Трение покоя, трение скольжения, трение качания. Значение трения в природе и технике.

Кинематика колебательного движения. Гармонические колебания, период, частота, фаза, амплитуда колебаний. Смещение, скорость, ускорение колеблющейся точки. Метод векторных диаграмм. Сложение колебаний одного направления одинаковых и близких частот. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний, фигуры Лиссажу. Сложные колебания.

Динамика колебательного движения. Пружинный, математический и физический маятники. Уравнение движения при малых колебаниях, собственные частоты и периоды колебаний этих систем. Энергия при колебательном движении, закон сохранения энергии. Колебания систем при наличии вязкого трения. Затухающие колебания и их характеристики: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность колебательной системы. Зависимость периода затухающих колебаний от коэффициента затухания, критическое значение коэффициента сопротивления, апериодическое движение колебательной системы.

Вынужденные колебания под действием гармонической вынуждающей силы, время установления колебаний. Зависимость амплитуды смещения, скорости, ускорения и их фазового сдвига от частоты. Резонанс. Понятие о колебаниях связанных систем.

Кинематика волновых процессов. Продольные и поперечные волны. Сферические, цилиндрические, плоские волны. Уравнения плоской гармонической бегущей волны смещения, скорости, ускорения и деформации. Характер движения частиц среды в бегущей волне. Отражение волн от границы раздела сред. Энергия бегущей волны. Плотность потока энергии. Вектор Умова. Интерференция волн. Стоячие волны и их особенности. Энергетические соотношения для стоячей волны.

Распространение колебаний в упругой среде, волновое уравнение. Скорость распространения волны.

Элементы статики твердого тела. Условия равновесия, виды равновесия. Простые механизмы.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Предмет молекулярной физики. Термодинамический и статистический подход к изучению макроскопических систем.

Основные представления молекулярно–кинетической теории газов. Экспериментальное обоснование молекулярно–кинетической теории вещества. Давление газа. Абсолютная температура. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.

Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана. Молекулярно–кинетическое истолкование абсолютной температуры и давления. Измерение температуры.

Измерение скоростей молекул, опыт Штерна. Распределение скоростей по Максвеллу. Распределение энергии молекул по степеням свободы. Флуктуации в идеальном газе и их проявление. Барометрическая формула. Распределение Максвелла–Больцмана. Экспериментальное определение постоянной Авогадро.

Явление переноса в газах. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Диффузия и самодиффузия.

Внутреннее трение. Теплопроводность. Теплопроводность и внутреннее трение при низком давлении, технический вакуум. Методы измерения низких давлений.

Основы термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Параметры состояния. Внутренняя энергия. Взаимодействие термодинамических систем.

Работа и теплота как формы обмена энергией между системами. Квазистатические процессы. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.

Теплоемкость. Классическая теория и эксперимент. Вывод уравнения адиабаты. Скорость звука в газе. Квантовые представления

Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. Цикл Карно. Теоремы Карно. Реальные циклы. Неосуществимость вечных двигателей.

Энтропия. Приведенная теплота. Свободная энергия. Статистическое истолкование второго закона термодинамики. Теорема Нернста. Недостижимость абсолютного нуля.

Реальные газы. Экспериментальные изотермы реального газа. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Сопоставление изотерм Ван-дер–Ваальса с экспериментальными изотермами.

Критическое состояние. Закон соответственных состояний.

Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля–Томсона. Сжижение газов и получение низких температур.

Свойства жидкого состояния. Близкий порядок. Фундаментальные эксперименты. Поверхностный слой. Поверхностное натяжение. Смачивание.

Формула Лапласа. Капиллярные явления. Давление насыщенных паров над мениском.

Растворы, вода, особенности физических свойств. Осмотическое давление.

Твердые тела. Аморфные и кристаллические тела. Дальний порядок в кристаллах. Классификация кристаллов по типу связей, анизотропия кристаллов.

Фазовые переходы. Равновесие жидкости и пара. Влажность. Уравнение Клапейрона–Клазиуса.

Упругие свойства кристаллов. Тепловые свойства кристаллов, тепловое расширение. Плавление и кристаллизация.

Дефекты в кристаллах. Жидкие кристаллы (классификация, тепловые свойства, полиморфизм).

Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка. Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга и Пти. Затруднения классической физики в объяснении температурной зависимости теплоемкости твердых тел. Основы квантовых представлений.

Полимеры. Классификация, тепловые свойства. Жидкокристаллические полимеры.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Электрическое поле в вакууме. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Напряженность поля точечного заряженного тела. Принцип суперпозиции.

Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского–Гаусса и ее применение к расчету поля некоторых симметричных тел.

Работа сил поля при перемещении заряженных тел. Потенциал электростатического поля. Потенциал поля, создаваемого точечным заряженным телом, системой точечных тел и заряженной сферой.

Связь между напряженностью и градиентом потенциала. Электрическое поле диполя. Диполь в электрическом поле.

Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов в проводнике. Эквипотенциальность проводника. Напряженность поля у поверхности и ее связь с поверхностной плотностью заряда.

Проводники во внешнем электростатическом поле. Электризация через влияние.

Электроемкость проводника. Плоский, сферический и цилиндрический конденсаторы.

Электрическое поле в диэлектриках. Поляризация диэлектриков. Поляризованность и ее связь с поверхностной плотностью связанных зарядов. Теорема Остроградского–Гаусса для поля в диэлектрике. Индукция электростатического поля. Диэлектрическая проницаемость. Сегнетоэлектрики. Электреты. Пьезоэлектричество.

Энергия электростатического поля. Энергия системы неподвижных точечных заряженных тел, заряженного проводника, заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.

Постоянный электрический ток. Сила тока. Закон Ома для участка электрической цепи. Сопротивление проводника. Сторонние силы. ЭДС, разность потенциалов и напряжение. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Джоуля–Ленца. Дифференциальная форма законов Ома и Джоуля–Ленца. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

Электропроводность твердых тел. Классическая электронная теория проводимости металлов и вывод из нее законов Ома, Джоуля–Ленца. Трудности классической теории. Понятие о сверхпроводимости. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Термоэлектронная эмиссия и контактные явления в металлах и полупроводниках. Термоэлектронная эмиссия. Ток в вакууме. Электронные лампы (диод и триод), их применение.

Контактная разность потенциалов. Закон Вольта. Термоэлектрические явления. Контактные явления в полупроводниках. Полупроводниковые диоды и транзисторы.

Электрический ток в жидкостях. Электролитическая диссоциация. Закон Ома для электролитов. Закон Фарадея.

Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный газовый разряды. Виды разрядов (тлеющий, дуговой, искровой и коронный). Катодные лучи.

Взаимодействие электрических токов. Индукция магнитного поля. Закон Био–Савара–Лапласа. Магнитное поле прямого, кругового и соленоидального токов. Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Сила Ампера. Сила Лоренца.

Магнитные свойства вещества. Магнитное поле в магнетиках. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Закон полного тока. Магнитная проницаемость.

Магнитомеханические явления. Диа–, пара– и ферромагнетизм. Работы Столетова.

Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Правила Ленца.

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.

Квазистационарные токи. Электрические колебания.

Получение переменной ЭДС. Действующие значения силы переменного тока. Резистор, катушка индуктивности, конденсатор в цепи переменного тока. Закон Ома для неразветвленной цепи переменного тока. Резонанс в электрической цепи. Работа и мощность в цепи переменного тока.

Электрический колебательный контур. Собственные колебания. Вынужденные колебания в контуре. Трансформаторы.

Электромагнитное поле. Вихревое электрическое поле. Токи смещения. Электромагнитное поле. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.

Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость электромагнитных волн. Вектор Умова–Пойнтинга. Опыты Герца. Изобретение радиосвязи А.С. Поповым. Принцип радиосвязи и радиолокации. Шкала электромагнитных волн.

ОПТИКА

Оптическое излучение: ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное.

Теоретические основы волновой оптики. Волновое уравнение. Плоские волны. Отражение и преломление плоских электромагнитных волн.

Фотометрия. Энергетические и световые величины, их единицы. Кривая видности.

Интерференция света. Когерентные волны. Способы их получения. Пространственная и временная когерентность. Полосы равной толщины и равного наклона. Интерферометры.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса Френеля; зоны Френеля. Дифракция Френеля (на круглом отверстии и круглом диске). Дифракция Фраунгофера (на одной щели, на дифракционной решетке). Основные характеристики дифракционной решетки. Дифракция рентгеновского излучения. Понятие об оптической голографии.

Основы геометрической оптики. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Основные понятия (луч, параксиальные пучки, идеальная оптическая система, сопряженные точки). Преломление лучей призмой, сферической границей раздела двух сред. Оптическая сила линзы. Главные и фокальные плоскости. Формула линзы. Оптические приборы – лупа, микроскоп, зрительная труба. Увеличение. Предел разрешения (линейный, угловой). Спектральные приборы.

Поляризация света. Поляризаторы и анализаторы. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. Лучевые поверхности в одноосных монокристаллах. Определение направлений вектора Пойнтинга и волнового вектора в анизотропных средах. Эллиптическая и круговая поляризация. Интерференция линейно-поляризованных волн.

Дисперсия света. Методы определения скорости света. Фазовая и групповая скорость. Экспериментальные методы изучения дисперсии. Электронная (классическая) теория дисперсии. Показатель преломления плазмы. Поглощение оптического излучения.

Рассеяние света мутной средой (рэлеевское рассеяние). Молекулярное рассеяние. Комбинационное рассеяние.

Экспериментальное обоснование специальной теории относительности (опыты Майкельсона–Морли, Физо, Таунса). Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Эффект Доплера.

Квантовая оптика. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа, закон смещения Вина, закон Стефана–Больцмана. Формула Планка. Фотоэффект: внешний, внутренний, вентильный. Основные законы. Фотоэлементы. Экспериментальное обоснование фотонной теории света. Характеристики фотона (энергия, импульс, момент импульса). Давление света. Опыты Лебедева. Объяснение давления света на основе волновой и фотонной теории. Рентгеновское излучение, его основные свойства. Закон Мозли. Эффект Комптона.

Корпускулярно–волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Экспериментальное подтверждение гипотезы о волновых свойствах частиц. Соотношение неопределенностей. Волновая оптика как предельный случай квантовой оптики.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Основные закономерности в спектрах излучения и поглощения. Спектр атома водорода. Рентгеновский спектр.

Модель атома Резерфорда–Бора. Опыты Резерфорда по рассеянию a-частиц. Постулаты Бора. Энергетические уровни водородоподобных ионов. Опыты Франка и Герца. Недостатки модели атома Резерфорда–Бора.

Уравнение Шредингера. Волновая функция. Частица в потенциальной яме. Квантовые числа (главное, орбитальное, магнитное, спиновое). Энергетические уровни атома водорода.

Спин и магнитный момент электрона. Единица магнитного момента - магнетон Бора. Опыты Штерна–Герлаха.

Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Электронные оболочки и подоболочки. Эффект Зеемана. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли.

Молекулярные спектры. Люминесценция. Комбинационное рассеяние света. Спонтанное и вынужденное (индуцированное) излучение. Лазеры. Понятие о нелинейной оптике. Зонная теория проводимости. Сверхпроводимость.

Радиоактивность. Законы радиоактивного распада. Экспериментальные методы изучения ядерных излучений. Масс-спектрографы. Строение ядра. Модели ядра, заряд и масса. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи. Капельная и оболочечная модели ядра.

Ядерные реакции (законы сохранения, энергетический эффект, пороговая энергия, эффективное сечение реакции) при облучении протонами, нейтронами, g–квантами. Реакции деления и синтеза. Цепные ядерные реакции. Термоядерные реакции. Ядерная энергетика и экология.

Элементарные частицы: определение и классификация. Частицы и античастицы.

Фундаментальные взаимодействия. Лептоны и адроны. Закон сохранения барионных и лептонных чисел. Строение частиц. Кварковая модель нуклонов. Глюоны.

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ КЛЮЧЕВЫХ СЛОВ

Механика. Абсолютная и относительная деформации. Амплитуда колебаний. Вектор положения. Вектор Умова. Волновое уравнение. Волновые процессы. Вращательное движение. Вынужденные колебания. Гармонические колебания. Гидростатическое давление. Гироскоп. Гироскопический эффект. Главные оси инерции твердого тела. Давление. Деформация. Механическое напряжение. Динамика. Закон Архимеда. Закон Гука. Закон Ньютона для вязкого течения. Закон Паскаля. Закон сохранения импульса. Затухающие колебания, коэффициент затухания, логарифмический декремент. Идеальная несжимаемая жидкость. Импульс. Инерциальные системы отсчета (ИСО). Интернациональная система единиц (СИ). Интерференция волн. Кинетическая энергия. Колебания. Консервативные (потенциальные) силы. Криволинейное движение. Линии тока. Масса. Материальная точка. Маятники. Метод векторных диаграмм. Момент импульса. Момент инерции. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Перемещение. Период. Плотность потока энергии. Плотность энергии. Полная механическая энергия. Постулаты Эйнштейна. Поступательное движение. Потенциальная энергия. Прецессия гироскопа. Принцип относительности Галилея. Продольные и поперечные волны. Прямолинейное движение. Путь. Работа и мощность. Равновесие. Равномерное движение. Равнопеременное движение. Резонанс. Свободные оси вращения. Сила. Система отсчета. Скорость. Специальная теория относительности (СТО). Статика. Стационарное течение жидкости. Стоячие волны. Сферические, цилиндрические, плоские волны. Бегущая волна. Твердое тело. Теорема Штейнера–Гюйгенса. Трубки тока. Угловая скорость. Угловое перемещение. Угловое ускорение. Упругий и неупругий удары. Уравнение Бернулли. Уравнение Мещерского. Уравнение неразрывности для трубки тока. Ускорение. Фаза. Фигуры Лиссажу. Формула Циолковского. Центр масс. Частота. Число Рейнольдса.

Молекулярная физика. Абсолютная температура. Адиабатический процесс. Аморфные и кристаллические тела. Анизотропия кристаллов. Барометрическая формула. Ближний порядок. Вечный двигатель. Влажность. Внутреннее трение. Внутренняя энергия. Второй закон термодинамики. Газовые законы. Давление газа. Дальний порядок в кристаллах. Диаграмма равновесия. Диффузия. Жидкие кристаллы. Закон Дюлонга и Пти. Закон соответственных состояний. Идеальный газ. Изопроцессы: изотермический, изобарный, изохорный. Капиллярные явления. Критическое состояние. Молекулярно–кинетическая теория. Насыщенный пар. Обратимые и необратимые процессы. Осмотическое давление. Параметры состояния. Первый закон термодинамики. Плавление и кристаллизация. Поверхностное натяжение. Поверхностный слой. Постоянная Авогадро. Постоянная Больцмана. Приведенная теплота. Работа. Количество теплоты. Распределение Максвелла–Больцмана. Реальные газы. Свободная энергия. Смачивание. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Теорема Нернста. Теоремы Карно. Тепловые машины. Теплоемкость. Теплопроводность. Термодинамика. Термодинамическая система. Термодинамический и статистический подход. Термодинамическое равновесие. Тройная точка. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса. Уравнение состояния. Фазовые переходы. Формула Лапласа. Цикл Карно. Энтропия. Эффект Джоуля–Томсона. Явление переноса.

Электричество и магнетизм. Вектор Умова–Пойнтинга. Газовый разряд. Действующие значения силы переменного тока. Диа–, пара– и ферромагнетизм. Диполь. Диэлектрическая проницаемость. Закон Био–Савара–Лапласа. Закон Вольта. Закон Джоуля–Ленца. Закон Ома для неразветвленной цепи переменного тока. Закон Ома для участка электрической цепи. Закон Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Индуктивность. Индукция электростатического поля. Индукция. Катодные лучи. Конденсаторы. Контактная разность потенциалов. Магнитная проницаемость. Магнитное поле. Напряженность. Полупроводники. Постоянный электрический ток. Потенциал. Поток вектора напряженности. Правила Кирхгофа. Правила Ленца. Самоиндукция. Принцип суперпозиции. Проводники. Пьезоэлектричество. Работа и мощность электрического тока. Разветвленные цепи. Сверхпроводимость. Сегнетоэлектрики. Сила Ампера. Сила Лоренца. Магнетики. Сила тока. Сопротивление проводника. Сторонние силы. ЭДС, разность потенциалов и напряжение. Теорема Остроградского–Гаусса. Термоэлектрические явления. Термоэлектронная эмиссия. Токи смещения. Точечный электрический заряд. Трансформаторы. Уравнения Максвелла. Шкала электромагнитных волн. Эквипотенциальность. Электреты. Электризация. Электрические колебания. Электрический колебательный контур. Электрическое поле. Электроемкость. Электролитическая диссоциация. Электромагнитная индукция. Электромагнитное поле. Электростатическое поле.

Оптика. Волны де Бройля. Волны. Геометрическая оптика. Голография. Дисперсия. Дифракционная решетка. Дифракция. Зрительные трубы. Идеальная оптическая система. Интерференция. Когерентность. Линза. Лупа. Луч. Лучевые поверхности. Микроскоп. Оптическая сила линзы. Оптические приборы. Оптическое излучение. Параксиальные пучки. Поляризация. Рентгеновское излучение. Сопряженные точки. Тепловое излучение. Фотометрические величины. Фотоны. Фотоэффект.

Физика атома, твердого тела и атомного ядра. Адроны. Волновая функция. Глюоны. Дефект массы. Зонная теория проводимости. Квантовые числа. Кварки. Лазеры. Лептоны. Магнитный момент. Нейтроны. Нуклоны. Орбитальный момент. Подоболочки. Постулаты Бора. Принцип Паули. Протоны. Радиоактивность. Спектры. Спин. Электронные оболочки. Элементарные частицы. Энергетические уровни. Энергия связи. Ядерные реакции. Ядро.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
МЕХАНИКА

Тема	Л/р
Введение. Механика: предмет и задачи. Кинематика. Кинематические физические величины. Прямолинейное движение: равномерное, равнопеременное движение.
Криволинейное движение. Скорость и ускорение при криволинейном движении. Нормальное и тангенциальное ускорение.
Движение точки по окружности. Угловые кинематические величины. Их связь с линейными характеристиками. Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью, с постоянным ускорением.
Динамика материальной точки. Законы классической механики. Импульс. Закон сохранения импульса материальной точки.
Силы в механике. Силы тяготения. Силы упругости. Силы трения.
Динамика системы материальных точек. Импульс системы. Закон сохранения импульса системы точек.
Реактивное движение. Движение точки переменной массы.
Механическая работа. Мощность. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Применение законов сохранения импульса и энергии.
Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Элементы СТО. Неинерциальные системы отсчета.
Механика абсолютно твердого тела. Кинематика движения твердого тела. Момент импульса материальной точки относительно точки и относительно оси. Момент силы относительно точки, относительно оси. Основное уравнение моментов. Момент импульса системы материальных точек. Закон сохранения момента импульса.
Динамика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера–Гюйгенса. Момент импульса твердого тела относительно оси. Момент силы относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Применение закона сохранения момента импульса к вращающимся телам. Работа и мощность при вращательном движении. Кинетическая энергия вращающегося тела.
Понятие о главных осях инерции твердого тела. Свободные оси вращения. Гироскоп, прецессия гироскопа. Гироскопические силы, гироскопический эффект.
Механика жидкостей и газов. Статика жидкостей и газов. Течение идеальной несжимаемой жидкости. Уравнение неразрывности для трубки тока. Уравнение Бернулли.
Механические колебания. Кинематика колебательного движения. Гармонические колебания. Их характеристики.
Динамика колебательного движения. Пружинный, математический и физический маятники. Уравнение движения при малых колебаниях, собственные частоты и периоды колебаний этих систем. Энергия при колебательном движении, закон сохранения энергии.
Затухающие колебания и их характеристики: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность колебательной системы. Вынужденные колебания под действием гармонической вынуждающей силы. Резонанс.
Механические волны. Продольные и поперечные волны. Сферические, цилиндрические, плоские волны. Уравнения плоской гармонической бегущей волны смещения, скорости, ускорения и деформации. Энергия бегущей волны. Плотность потока энергии. Вектор Умова.
Элементы акустики. Скорость звуковой волны. Характеристики звука. Ультразвук. Инфразвук.
Элементы статики твердого тела. Условия равновесия, виды равновесия. Простые механизмы.
Всего:

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Тема	Л/р
Предмет молекулярной физики. Термодинамический и статистический подход к изучению макроскопических систем.
Основные представления молекулярно–кинетической теории газов. Экспериментальное обоснование молекулярно–кинетической теории вещества. Давление газа. Абсолютная температура. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.
Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана. Молекулярно–кинетическое истолкование абсолютной температуры и давления. Измерение температуры.
Измерение скоростей молекул, опыт Штерна. Распределение скоростей по Максвеллу.
Барометрическая формула. Распределение Максвелла–Больцмана. Экспериментальное определение постоянной Авогадро.
Распределение энергии молекул по степеням свободы. Флуктуации в идеальном газе.
Явление переноса в газах. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Диффузия.
Внутреннее трение. Теплопроводность. Теплопроводность и внутреннее трение при низком давлении, технический вакуум. Методы измерения низких давлений.
Основы термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Параметры состояния. Внутренняя энергия. Взаимодействие термодинамических систем.
Работа и теплота как формы обмена энергией между системами. Квазистатические процессы. Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам.
Теплоемкость. Классическая теория и эксперимент. Вывод уравнения адиабаты. Скорость звука в газе.
Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. Цикл Карно. Теоремы Карно. Реальные циклы. Неосуществимость вечных двигателей.
Энтропия. Приведенная теплота. Свободная энергия. Статистическое истолкование второго закона термодинамики.
Теорема Нернста. Недостижимость абсолютного нуля.
Реальные газы. Экспериментальные изотермы реального газа. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Сопоставление изотерм Ван–дер–Ваальса с экспериментальными изотермами.
Критическое состояние. Закон соответственных состояний.
Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля–Томсона. Сжижение газов и получение низких температур.
Свойства жидкого состояния. Близкий порядок. Фундаментальные эксперименты. Поверхностный слой. Поверхностное натяжение. Смачивание.
Формула Лапласа. Капиллярные явления. Давление насыщенных паров над мениском.
Растворы, вода, особенности физических свойств. Осмотическое давление.
Твердые тела. Аморфные и кристаллические тела. Дальний порядок в кристаллах. Классификация кристаллов по типу связей, анизотропия кристаллов.
Фазовые переходы. Равновесие жидкости и пара. Влажность. Уравнение Клапейрона–Клазиуса.
Упругие свойства кристаллов. Тепловые свойства кристаллов, тепловое расширение. Плавление и кристаллизация.
Дефекты в кристаллах. Жидкие кристаллы (классификация, тепловые свойства, полиморфизм).
Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка.
Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга и Пти. Затруднения классической физики в объяснении температурной зависимости теплоемкости твердых тел. Основы квантовых представлений
Полимеры. Классификация, тепловые свойства. Жидкокристаллические полимеры.
Всего:

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Тема	Л/р
Электростатика. Электрический заряд. Закон Кулона. Электростатическое поле и его напряженность. Принцип суперпозиции электрических полей. Теорема Гаусса для электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Проводники в электрическом поле. Диэлектрики в электрическом поле. Электроемкость проводника. Конденсаторы.
Постоянный электрический ток. Сила тока. III закон Ома для участка электрической цепи. сопротивление проводника. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Дифференциальная форма III закона Ома. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.
Магнитное поле электрического поля. Взаимодействие токов между собой и с магнитом. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого, кругового и соленоидального токов. Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Магнитный поток. Магнитное поле в магнетиках. Напряженность магнитного поля. Силы, действующие на ток в магнитном поле. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
Электромагнитное поле. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность. Гипотезы Максвелла. Токи смещения. Система уравнения Максвелла в интегральной форме. Опыты Герца. Электромагнитные волны и скорость их распространения. Шкала электромагнитных волн.
Переменный ток. Получение переменной ЭДС. Резистор, катушка индуктивности, конденсатор в цепи переменного тока. Работа и мощность переменного тока. Электрический колебательный контур. Формула Томсона. Генератор электрических колебаний.
Электрический ток в электролитах, газах. Электролитическая диссоциация. Закон Ома для электролитов. Законы Фарадея. Процессы ионизации и рекомбинации. Несамостоятельные и самостоятельные заряды. Виды заряда (тлеющий, дуговой, искровой и коронный).
Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Зависимость электрической проводимости полупроводников от температуры и освещенности. Контактные явления в полупроводниках. Полупроводниковый диод, транзистор.
Всего:

 

ОПТИКА

Тема	Л/р
Оптическое излучение: ультрафиолетовое, инфракрасное.
Теоретические основы волновой оптики. Волновое уравнение. Плоские волны. Отражение и преломление плоских электромагнитных волн.
Фотометрия. Энергетические и световые величины, их единицы. Кривая видности.
Интерференция света. Способы получения когерентных волн. Пространственная и временная когерентность. Полосы равной толщины и равного наклона. Интерферометры.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля, зоны Френеля.
Дифракция Френеля. Основные характеристики дифракционной решетки. Дифракция рентгеновского излучения. Понятие об оптической голографии.
Основы геометрической оптики. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Основные понятия (луч, параксиальные пучки, идеальная оптическая система, сопряженные точки). Преломление лучей призмой, сферической границей раздела двух сред. Оптическая сила линзы. Главные и фокальные плоскости. Формула линзы. Оптические приборы. Увеличение. Предел разрешения (линейный, угловой).
Поляризация света. Поляризаторы и анализаторы. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. Лучевые поверхности в одноосных монокристаллах. Определение направлений вектора Пойнтинга и волнового вектора в анизотропных одноосных (графическим способом) средах. Эллиптическая и круговая поляризация..
Дисперсия света. Метод определения скорости света. Фазовая и групповая скорость. Экспериментальные методы изучения дисперсии. Электронная (классическая) теория дисперсии. Показатель преломления плазмы.
Рассеяние света мутной средой (релеевское рассеяние). Молекулярное рассеяние. Комбинационное рассеяние.
Экспериментальное обоснование специальной теории относительности (опыты Майкельсона–Морли, Физо, Таунса). Преобразования Лоренца. Эффект Доплера.
Квантовая оптика. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа, закон смещения Вина, закон Стефана–Больцмана. Формула Планка. Фотоэфф 123Следующая ⇒ Поделиться: Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...