 |
Физика атома, твердого тела и атомного ядра
|
|
|
|
Литература:
- Савельев И.В. – Курс общей физики, т.3, М., 2007 г.
- Сивухин Д.В. – Курс общей физики, т.3 М., 2005 г.
- Шпольский Э.И. – Атомная физика, М., т.2, 1974г.
| Недели | Наименование вопросов, изучаемых на лекции | Сам. работа |
| Модель атома. Опыты Резерфорда. Ядерная модель. | [1] §61,60 | |
| Постулаты Бора, формула Бальмара, спектр водорода. | [1] §59,62,63 | |
| Волны де Бройля, дифракция электронов. | [1] § 64 | |
| Уравнение Шредингера. | [1] §§65,66,67. | |
| Квантование энергии и момента импульса. Силы электрона. | [1] §§69,71,72. | |
| Заполнение электронных оболочек. Таблица Д.И.Менделеева. | [1] §§69,76,77. | |
| Рентгеновское излучение. Молекулярные спектры. Люминесценция. | [1]§§78,80,81,82,86 | |
| Зонная теория проводимости. Уровень Ферми. | ||
| Примесная проводимость. Полупроводниковые приборы. | ||
| Квантовые представления о теплоемкости и теплопроводности металлов. | [1] §84 | |
| Строение атомного ядра. Энергия связи. | [1] §§87,88,89 | |
| Радиоактивность. Ее применение. | [1] §§68,90 | |
| Экспериментальные методы ядерной физики. | [1] §95 | |
| Ядерные реакции. Трансурановые, элементы. | [1] §91 | |
| Цепные ядерные реакции. Ядерная энергетика. | [1] §§92,93 | |
| Понятие об элементарных частицах. Стабильные и нестабильные частицы. | [1] §§94,97,101 | |
| Взаимные превращения вещества и поля. Проблемы классификации элементарных частиц. | [1] §§96,97,102 |
Дополнительные материалы
Перечень вопросов для подготовки
к защите лабораторных работ
МЕХАНИКА
Лабораторная работа № 3
1. Импульс тела, системы тел. Закон сохранения импульса и его применение. Импульс силы ([1] §24-26; [2] §16; [6] гл. 3 §8, гл. 6 §2).
2. Работа и мощность. Механическая энергия. Консервативные силы. Закон сохранения и изменения механической энергии ([1] §28, §29, §32, §36, §37; [2] § 17, §19, §20, §21, §24; [6] гл. 8 §1-4).
|
|
|
3. Применение законов сохранения к анализу упругого и неупругого ударов ([1] §33-35; [2] §25; [6] гл. 8 §5).
4. Ход работы. Вывод расчетной формулы.
5. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 4
1. Система отсчета. Основные понятия кинематики: вектор положения, перемещение, скорость, ускорение, путь. Связь между ними в координатной и векторной форме. Движение с постоянным ускорением и его частные случаи ([1] §1-6, §8, §11; [2] §1-5; [6] гл. 2 §1-6).
2. Кинематика вращательного движения. Угловые кинематические величины (угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение), их связь с линейными величинами. Вращение с постоянным угловым ускорением ([1] §52; [2] §28; [6] гл. 2 §7, 8).
3. Законы Ньютона в дифференциальной и интегральной форме ([1] §16-21; [2] §6-10; [4] §9-12; [6] гл. 3 §1-7, 9).
4. Ход работы. Вывод расчетной формулы.
5. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 5
1. Колебательные движения. Гармонические колебания, его характеристики ([1] §123, §124; [4] §39; [6] гл. 14 §1, 2).
2. Маятники Уравнение движения при малых колебаниях. Собственные частоты и периоды колебаний ([1] §124; [4] §40, §41; [6] гл. 14 §3, 4).
3. Изменение и превращение энергии при гармонических колебаниях ([1] §125; [6] гл. 14 §5).
4. Ход работы.
5. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 6
1. Момент импульса тела относительно точки и относительно оси. Основное уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса ([1] §63, §65; [4] §30, §32-34; [6] гл. 9 §1-6).
2. Понятие о главных осях инерции тела. Свободные оси вращения. Гироскоп, прецессия гироскопа. Гироскопические силы. Гироскопический эффект. Использование гироскопов ([1] §66-70; [2] §35; [4] §49-51; [6] гл. 9 §9-11).
3. Ход работы.
4. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 7
1. Упругие свойства твердых тел. Виды деформации. Закон Гука. Напряжение, абсолютная и относительная деформация. Неупругие деформации. Понятие о механическом гистерезисе ([1] §81; [2] §13; [6] гл. 11 §1-5).
|
|
|
2. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Плотность энергии ([1] §81-88; [2] §23; [6] гл. 11 §6).
3. Ход работы.
4. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 8
Механика жидкостей и газов. Жидкость и газ как сплошная среда. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Закон Архимеда. Условия плавания тел([1] §93, §94, §96-99; [6] гл. 12 §1-6).
Трение покоя, скольжения и качения. Вязкое трение ([1] §38-42; [2] §14; [6] гл. 9 §8, гл. 13 §2).
Движение вязкой жидкости. Закон Ньютона для вязкого течения. Силы, действующие на тело в вязкой жидкости ([1] §111; [2] § 42, §43; [6] гл. 13 §8-10).
Ход работы. Вывод расчетной формулы.
Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 10
Стационарное течение. Ламинарное и турбулентное течение. Линии тока. Трубки тока. Уравнение неразрывности для трубки тока. Идеальная несжимаемая жидкость. Уравнение Бернулли ([1] §100, §102; [2] §39, §40; [6] гл. 13 §4-6).
Вихревое течение при обтекании тел. Лобовое сопротивление и подъемная сила. Угол атаки. Переход ламинарного течения в турбулентное. Число Рейнольдса ([1] §112-114, §116-118; [6] гл. 13 §7, 11, 12).
Ход работы. Вывод расчетной формулы.
Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 11
Затухающие колебания и их характеристики: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность колебательной системы ([1] §126; [6] гл. 15 §3).
Вынужденные колебания под действием гармонически изменяющейся вынуждающей силы, время установления колебаний. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты. Резонанс ([1] §127, §128; [6] гл. 2 §4, 5, 7, 8).
Ход работы.
Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 12
Волновые процессы. Волновая поверхность. Виды волн. Уравнение плоской гармонической бегущей волны смещения, скорости, ускорения и деформации. Энергия бегущей волны ([1] §137; [3] §94, §95, §98; [6] гл.16 §4-6).
Интерференция волн. Стоячие волны. Энергетические соотношения для стоячей волны ([1] §141; [3] §99; [6] гл. 16 §7, 8, 9).
Распространение колебаний в упругой среде, волновое уравнение. Скорость распространения волны ([1] §140; [3] §93, §96).
Элементы акустики. Звук, его природа и характеристики. Понятие об ультра- и инфразвуке ([1] §144-148; [3] §102; [6] гл. 17 §1-10).
|
|
|
Ход работы.
6. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 14
Закон динамики вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции ([1] §52; [6] гл. 9 §3-5).
Теорема Штейнера-Гюйгенса ([2] §31, [6] гл. 14 §3).
Моменты инерции тел правильной геометрической формы ([1] §59, [6] гл. 9 §4).
Ход работы.
Экспериментальная установка.
Литература:
1. Стрелков С.П. Механика, 2005.
2. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 1, М, 2007.
3. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 2, М., 2007.
4. Сивухин Д.В. Курс общей физики, т. 1, М., 2005.
5. Трофимова Т. И. Курс физики, М., 2004.
6. Архангельский М.М. Курс физики. Механика, 1965.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Лабораторная работа № 1
1. Идеальный газ. Уравнение Менделеева-Клапейрона ([1] §18, 32; [2] §7; [3] §62).
2. Понятие температуры. Методы ее измерения. Абсолютная температура ([1] §24; [2] §5, 6).
3. Изопроцессы. Газовые законы. Температурный коэффициент давления. Изотермическая сжимаемость. Изотермический модуль объемной упругости ([1] §35; [2] §19, §20).
4. Ход работы. Вывод расчетной формулы.
5. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 2
1. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Нулевое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Работа и теплота ([1] §73-77; [2] §2, 3, 12, 13, 16; [3] §65, 66, 71).
2. Понятие теплоемкости. Теплоемкость идеальных газов, одно-, двух- и многоатомных газов ([1] §24-27, 34; [2] §14, 15, 23, 24; [3] §68, 72).
3. Адиабатический процесс. Адиабатная сжимаемость идеального газа ([1] §32; [2] §22; [3] §70).
4. Ход работы. Вывод расчетной формулы.
5. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 2а
1. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам ([1] §20-23; [2] §18-20; [3] §67, 71).
2. Вывод уравнения адиабаты. Скорость звука в газе.
3. Политропический процесс. Адиабатная сжимаемость идеального газа ([1] §32; [2] §22; [3] §70).
4. Ход работы.
5. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 4
1. Парообразование, сублимация, плавление и кристаллизация. Аморфные тела ([1] §129; [2] §95; [3] §89, [4] §74).
|
|
|
2. Фазовые переходы первого и второго рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса ([1] §60-63, 130-131; [3] §89; [5] §75).
3. Ход работы. Вывод расчетной формулы.
4. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 5
1. Обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики. Приведенная теплота. Энтропия. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Теорема Нернста ([1] §73-75, 84, 88-90; [2] §67-72; [3] §82-84).
2. Идеальные тепловые машины. Цикл Карно. Теоремы Карно ([2] §65,66).
3. Испарение и кипение жидкостей ([1] §104-107; [2] §81).
4. Ход работы.
5. Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 7
Диаграмма состояния. Тройная точка ([1] §130; [3] §89; [4] §76).
Равновесие жидкости и пара. Насыщенный пар. Перенасыщенный пар и перегретая жидкость ([1] §61; [2] §55).
Влажность воздуха.
Ход работы.
Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 8
Реальные (неидеальные) газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса ([1] §65, 68, 69; [2] §58; [3] §87).
Критическая температура. Критическое состояние. Методы определения критических параметров ([1] §64, 66, 67; [2] §59; [3] §88).
Приведенное уравнение Ван-дер-Ваальса. Закон соответственных состояний ( [1] §70; [2] §62).
Ход работы.
Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 11
Жидкость. Свободная поверхность жидкости. Поверхностное натяжение ([1] §95, 98-100; [2] §75-79).
Капиллярные явления. Формула Лапласа ([1] §101; [2] §80).
Растворы. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Сверхтекучесть ([1] §108, 109; [2] §85, 86).
Ход работы. Вывод расчетной формулы.
Экспериментальная установка.
Лабораторная работа № 13
Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Диффузия. Диффузия в идеальных газах. Коэффициент диффузии ([1] §36; [2] §42-46; [3] §78, 79).
Теплопроводность. Теплопроводность идеального газа. Коэффициент теплопроводности ([1] §45-47; [2] §48; [3] §79).
Вязкость (внутреннее трение). Вязкость идеального газа. Коэффициент вязкости. Связь между коэффициентами переноса ([1] §48-50; [2] §47, 49; [3] §79).
Ход работы. Вывод расчетной формулы.
Экспериментальная установка.
Литература:
1. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика, 20066.
2. Яковлев В.Ф. Курс физики. Теплота и молекулярная физика. М., 1976.
3. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 1, М., 2005.
4. Трофимова Т. И. Курс физики, М., 2004.
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Лабораторная работа № 1
1. Устройство и принцип действия приборов магнитоэлектрической системы. Уравнение шкалы.
2. Устройство и принцип действия приборов электромагнитной системы. Уравнение шкалы.
3. Устройство и принцип действия приборов электродинамической системы.
|
|
|
Лабораторная работа № 2
1. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона
2. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции.
3. Вектор электрической индукции.
4. Применение теоремы Остроградского-Гаусса к электрическому полю заряженной сферы, нити, шара
5. Потенциал электрического поля. Связь потенциала поля с напряженностью электрического поля.
6. Проводники в электрическом поле.
7. Физические основы применяемого метода исследования электростатического поля.
Лабораторная работа № 3
1. Сопротивление проводников.
2. Закон Ома для однородного и неоднородного участка электрической цепи.
3. Закон Ома в дифференциальной форме.
4. Соединение проводников.
5. Законы Кирхгофа и их применение.
Лабораторная работа № 4
1. Электроемкость проводника, единицы измерения.
2. Конденсатор. Емкость конденсатора.
3. Энергия заряженного конденсатора.
4. Плотность энергии электрического поля.
5. Соединение конденсаторов в батарею. Связь заряда батареи и напряжения с зарядом отдельных конденсаторов и напряжения на них.
6. Принцип действия баллистического гальванометра.
Лабораторная работа № 6
1. Условия существования постоянного тока.
2. Сила тока, плотность тока. Их единицы измерения
3. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Единица Э.д.с.
4. Напряжение на участке цепи.
5. Закон Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.
6. Мощность в замкнутой электрической цепи.
7. Гальванический элемент. Аккумулятор.
8. Коэффициент полезного действия источника тока.
Лабораторная работа № 9
1. Работа выхода электрона.
2. Термоэлектронная эмиссия.
3. Устройство вакуумного диода. Вольтамперная характеристика.
4. Формула Богуславского.
5. Устройство вакуумного триода.
6. Статические характеристики триода.
7. Уравнение Баркгаузена.
Лабораторная работа № 11
1. Электродвижущая сила электромагнитной индукции.
2. Колебательный контур. Свободные незатухающие колебания. Фазовые соотношения между величинами, изменяющимися в процессе колебаний.
3. Свободные затухающие колебания. Формула Томсона.
4. Физический смысл коэффициента затухания, логарифмического декремента, связь меду ними.
Лабораторная работа № 13
1. Квазистационарный ток.
2. Индуктивность в цепи переменного тока.
3. Емкость в цепи переменного тока.
4. Последовательная цепь переменного тока с сопротивлением, индуктивностью и емкостью.
5. Векторная диаграмма. Анализ цепей переменного тока с помощью векторных диаграмм.
6. Мощность в цепи переменного тока. Коэффициент мощности.
7. Резонанс напряжений.
Лабораторная работа № 14
1. Понятие о зонной теории электропроводности металлов, полупроводников, диэлектриков.
2. Собственная проводимость полупроводников.
3. Примесная проводимость полупроводников.
4. Контактные явления в полупроводниках.
5. Применение полупроводников.
Лабораторная работа № 15
1. Магнитное поле.
2. Вещество в магнитном поле. Индукция магнитного поля в веществе. Намагниченность.
3. Диамагнетизм. Объяснение диамагнетизма.
4. Парамагнетизм.
5. Ферромагнетики. Их свойства. Основная кривая намагничивания.
6. Гистерезис.
7. Природа ферромагнетизма.
8. Теория метода исследования В = f (H).
Лабораторная работа № 16
1. Действие магнитного поля на ток. Характеристики магнитного поля.
2. Сила, действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле.
3. Движение электрона в магнитном и электрическом поле.
4. Методы определения удельного заряда частиц.
5. Принцип действия электроннолучевой трубки.
6. Теория метода. Вывод расчетной формулы.
ОПТИКА
| № | Вопросы | Литература |
| 1. Назовите основные фотометрические величины и их единицы. 2. Что такое кривая видности? Ее назначение? 3. Как устроен фотометр? Начертить ход лучей в нем. 4. Каким образом происходит настройка фотометра? 5. От каких факторов зависит погрешность измерений? 6. Каким образом экспериментально определяется равенство световых потоков с различными длинами волн? 7. Что такое энергетический поток? Как производится измерение энергетических потоков? 8. Каким образом можно рассчитать коэффициент ослабления вращающегося диска с вырезанным сектором? | [1] §110, 113, 114; [3] §7 – 10; [7] §7 | |
| 1. При каких условиях наблюдается интерференция? 2. Каким образом получаются когерентные волны? 3. Объяснить возникновение колец Ньютона в отраженном и проходящем свете. 4. Почему в центре интерференционной картины иногда наблюдается темное пятно, а иногда светлое? 5. Почему иногда форма колец отличается от окружности? 6. Можно ли с помощью установки, используемой в работе, наблюдать полосы равного наклонна? 7. Можно ли определить радиус кривизны поверхности линзы при наличии в центре интерференционной картины светлого пятна? | [1] гл. 17; [3] §11 – 18, 28 – 31; [6] гл.4; [7] гл.5. | |
| 1. Объяснить дифракцию на одной щели и дифракционной решетке. 2. Объяснить наличие главных максимумов, дополнительных минимумов при дифракции света на решетке. 3. Какими способами можно определить длину световой волны с помощью дифракционной решетки? 4. Почему край спектра нулевого порядка при освещении щели немонохроматическим светом имеет цветную окраску? 5. Как изменится дифракционная картина от двух щелей по сравнению с дифракционной картиной от одной щели? | [1] гл.18; [3] §39, 46; [6] гл.5; [7] гл.6. | |
| 1. Что такое идеальная оптическая система? 2. Как рассчитать оптическую силу линзы и расположение главных плоскостей? 3. Вывести формулу линзы. 4. Как изменится изображение, если закрыть половину линзы? 5. Какой метод определения фокусных расстояний тонких линз наиболее точен? | [3] §76 – 78; [4] §30 – 33; [2] гл.2. | |
| 1. Что такое увеличение оптического прибора? От каких факторов оно зависит? Дать вывод формулы для увеличения трубы Галилея и микроскопа. 2. Что такое линейный предел разрешения? 3. Устройство микроскопа и его применение. 4. Какую роль играют призмы в бинокле? Ход лучей в них. | [2] §23 – 24; [3] §92; [4] §36; [10] гл.4. | |
| 1. Какими способами можно измерить показатели преломления газов, жидкостей и твердых тел? 2. Как устроен рефрактометр? Какую роль играет компенсатор? Каким образом производится настройка рефрактометра для измерений? | [3] §86. | |
| 1. Что такое дисперсия? Какими способами исследуется дисперсия? 2. Каким образом объясняется дисперсия на основе электронной и квантовой теории? 3. Как устроен гониометр? Каким образом проводится его подготовка к измерениям? 4. Как измеряются углы с помощью гониометра? 5. Как определяется экспериментально наименьший угол отклонения? | [3] §155; [4] §63; [6] §56-62. | |
| 1. Как объяснить вращение плоскости поляризации? 2. Какими способами можно получить поляризованный свет? 3. Как устроен полутеневой анализатор и как он используется? 4. Каким образом проводится измерение углов поворота плоскости поляризации? | [1] гл.19; [3] §163 – 168; [2] гл. 8. | |
| 1. Что такое спектральная плотность энергетической светимости (излучательная способность)? 2. Как устроен оптический пирометр для измерения яркостной температуры? 3. Что такое яркостная температура? 4. Как производится подготовка оптического пирометра к измерениям? | [1] т.3, гл. 1,2; [2] т.5, гл.10; [3] §164 – 202. | |
| 1. Каким образом объясняются законы фотоэффекта на основе корпускулярной теории? 2. Как устроены вакуумные и газонаполненные фотоэлементы? 3. Как устроен вентильный фотоэлемент? 4. Каким образом определяются основные характеристики фотоэлементов? 5. Как рассчитывается интегральная чувствительность? | [1] т.3, §9-10; [3] §175 – 181; [8] 9.5. |
|
|
|
