Тема 3.5. Электромагнитные колебания и волны

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

3.5.1. Колебательный контур. Собственные электромагнитные колебания. Затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Случай резонанса.

3.5.2. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Плотность энергии электромагнитного поля. Плотность потока энергии электромагнитного поля.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Тема 4.1. Интерференция волн

4.1.1. Принцип суперпозиции для волн. Интерференция плоских

монохроматических световых волн. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Интерференция в тонких пленках. Интерферометры. Понятие об интерферометрии.

Тема 4.2. Дифракция света

4.2.1. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Число Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на круглом отверстии, прямой щели и на множестве параллельных щелей. Дифракционная решетка. Спектральное разложение. Разрешающая способность спектральных приборов.

Тема 4.3. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом

4.3.1. Модель среды с дисперсией. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсии. Групповая скорость. Поглощение волн. Поведение волн на границе раздела двух сред. Понятие о волноводах.

4.3.2. Поляризация. Анизотропные среды. Элементы кристаллооптики. Электрооптические и магнитооптические явления. Элементы нелинейной оптики: самофокусировка света, генерация гармоник, параметрические процессы, вынужденное рассеяние. Обращение волнового фронта. Получение сверхкоротких световых импульсов. Голография.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Тема 5.1. Тепловое излучение

5.1.1. Тепловое излучение абсолютно черного тела. Противоречия классической физики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка.

Тема 5.2. Фотоны

5.2.1. Энергия и импульс световых квантов. Внешний фотоэффект и его законы. Формула Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта. Квантовое и волновое объяснение давления света. Эффект Комптона. Масса и импульс фотона.

Тема 5.3. Корпускулярно-волновой дуализм

5.3.1. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Микрочастица в однощелевом интерферометре. Соотношение неопределенностей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Наборы одновременно измеримых величин. Волновая функция и ее статистический смысл. Принцип причинности в квантовой механике.

Тема 5.4. Уравнение Шредингера

5.4.1. Временное уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Частица в одномерной и трехмерной потенциальных ямах. Квантование энергии и импульса частицы. Прохождение частицы над и под потенциальным барьером. Туннельный эффект. Гармонический осциллятор.

Тема 5.5. Атом

5.5.1. Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона в атоме водорода.

Тема 5.6. Молекула

5.6.1. Молекула водорода. Физическая природа химической связи. Ионная и ковалентная связи. Электронные, колебательные и вращательные состояния многоатомных молекул. Молекулярные спектры.

Тема 5.7. Атомное ядро

5.7.1. Строение атомных ядер. Феноменологические модели ядра: газовая, капельная, оболочечная. Ядерные реакции. Порог реакции. Механизмы ядерных реакций. Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакция ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный и термоядерный реакторы. Термоядерный синтез.

Тема 5.8. Элементы квантовой статистики

5.8.1. Статистическое описание квантовой системы. Различие между квантомеханической и статистической вероятностями. Симметрия волной функции многих одинаковых частиц. Квантовые идеальные газы: распределение Бозе и Ферми.

5.8.2. Конденсированное состояние. Строение кристаллов. Исследование кристаллических структур методом рентгено- и электронографии. Точечные дефекты в кристаллах. Акустические и оптические колебания кристаллической решетки. Экспериментальное исследование колебательного спектра: звук, поглощение инфракрасного излучения в ионных кристаллах, комбинационное рассеяние. Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах.

5.8.3. Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный Ферми-газ в металле. Электронная теплоемкость.

5.8.4. Элементы зонной теории кристаллов. Уровень Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы, диэлектрики, полупроводники. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники.

5.8.5. Явление сверхпроводимости. Куперовские пары. Сверхпроводимость 1 и 2 рода. Высокотемпературная cверхпрово- димость. Захват и квантование магнитного потока. Эффект Джозефсона. Магнетики. Пара-, диа-, ферро- и антиферромагнетики. Квантовая теория ферромагнетизма. Доменная структура.

Тема 5.9. Элементы квантовой электроники

5.9.1. Волновые функции стационарных состояний. Уравнение Шредингера при наличии возмущений. Вероятность перехода. Коэффициенты Эйнштейна для индуцированных переходов в двухуровневой системе. Принцип работы квантового генератора. Твердотельные и газоразрядные лазеры. Основные этапы развития квантовой электроники. Мазер. Метод трех уровней. Лазеры. Приложение квантовой электроники.

Тема 5.10. Фазовые равновесия и фазовые превращения

5.10.1. Фазы и фазовые превращения. Условия равновесия фаз. Фазовые диаграммы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Критическая

точка. Метастабильные состояния. Фазовые переходы второго рода.

СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА

Тема 6.1. Вещество в различных условиях

6.1.1. Реальные газы. Потенциал межмолекулярного взаимодействия. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Закон соответственных состояний. Эффект Джоуля-Томсона. Дросселирование газов.

6.2.1. Жидкое состояние. Жидкости. Поверхностное натяжение. Условие равновесия на границе жидкостей. Капиллярные явления. Структура жидкости. Жидкие кристаллы.

6.3.1. Жидкие растворы. Растворы. Законы Рауля и Генри. Осмотическое давление. Диаграмма состояния раствора.

6.4.1. Аэродисперсные системы и коллоиды. Пыли, дымы, туманы. Давление насыщенных и пересыщенных паров. Коагуляция. Коллоидные растворы. Суспензии.

6.5.1. Вещество в экстремальных условиях. Вещество при сверхвысоких температурах и сверхвысоких плотностях. Металлический водород. Карликовые белые звезды. Нейтронное состояние вещества. Пульсары. Вещество в сверхсильных электромагнитных полях.

СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

7.1.1. Вещество и поле. Атомно-молекулярное строение вещества. Атомное ядро. Кварки. Элементарные частицы: лептоны, адроны. Сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействие. Иерархия взаимодействий. О единых теориях материи.

Список литературы

1. Савельев И.В. Курс физики.- М.: Наука, 1989. - Т. 1-3.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики.- М.: Наука, 1977-1989.- Т.1-5.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1989.

4. Зисман Б.А., Тодес О.М. Курс физики.- Киев, 1994.- Т. 1-3.

5. Калашников С.Г. Электричество.- М.: Наука, 1977.

6. Берклеевский курс физики.- М.: Наука, 1975-1977. - Т.1-5.

7. Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1985.

8. Епифанов Г.И. Физика твердого тела.- М.: Высшая школа, 1977.

9. Матвеев А.Н. Курс общей физики. М., Высшая школа, 1976-1989. Т. 1-5.

Контрольная работа №1

Предлагаемые задачи охватывают следующие темы.

Механика.

I. 001 – 010 – Кинематика поступательного и вращательного движений;

II. 011 – 020 – Законы сохранения энергии и импульса и;

III. 021 – 030 – Работа и энергия упругодеформированного тела;

IV. 031 – 040 – Динамика твердого тела;

V. 041 – 050 – Механические колебания. Математический и физический маятники;

VI. 051 – 060 – Сложение колебаний. Волновое движение.

Молекулярная физика и термодинамика.

VII. 061 – 070 – Уравнение состояния идеального газа;

VIII. 071 – 080 – Физические основы молекулярно-кинетической теории;

IX. 081 – 090 – Основы термодинамики;

X. 091 – 100 – Жидкости. Капиллярные явления.

Электростатика.

XI. 101 – 110 –Закон Кулона. Напряженность электрического поля;

XII. 111 – 120 – Разность потенциалов. Работа по перемещению заряда в электрическом поле;

XIII. 121 – 130 – Электроемкость. Соединение конденсаторов. Энергия электрического поля.

Таблица вариантов к контрольной работе №1

Таблица 1.

Вариант

Номера задач по темам

III

VII

VIII

XII

XIII

Студент-заочник должен решить задачи того варианта, номер которого совпадает с последней цифрой его шифра. Количество задач и номера тем указываются преподавателем.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒