Физика Кластер 1(1) (стр. 2 )

Тема 20. Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Относительность разделения электромагнитного поля на электрическое и магнитное. Бетатрон.

Модуль 5. Колебания и волны

Тема 21. Понятие о колебательном движении. Гармонические колебания. Основные понятия (амплитуда, циклическая частота, фаза, скорость, энергия колебаний). Сложение одинаково направленных гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний*. Фигуры Лиссажу*. Комплексная форма представлений гармонических колебаний. Модели гармонических осцилляторов (математический, пружинный и физический маятники)*. Свободные незатухающие гармонические колебания для различных осцилляторов, их частота и период. Свободные затухающие колебания (дифференциальное уравнение и его решение). Амплитуда, частота, период затухающих колебаний и логарифмический декремент затухания. Апериодические колебания. Вынужденные гармонические колебания (дифференциальное уравнение и его решение). Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Явление резонанса. Понятие об ангармонических осцилляторах. Автоколебания*

Тема 22. Понятие волны. Продольные и поперечные волны. Групповая и фазовая скорости. Волновое уравнение. Волновой вектор. Связь длины волны со скоростью распространения волны и частотой колебаний. Упругие волны в газах, жидкостях, твердых телах*. Акустические (звуковые) волны*. Вектор Умова. Когерентные источники волн. Интерференция волн. Стоячие волны. Понятие об ударных волнах. Эффект Доплера.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Тема 23. Квазистационарные токи. Колебательный контур. Собственные колебания. Свободные затухающие и вынужденные электромагнитные колебания (дифференциальные уравнения и их решения). Резонанс. Автоколебания. Дифференциальное уравнение для электромагнитной волны и его решение. Плоские электромагнитные волны и их энергетические характеристики. Скорость распространения электромагнитных волн в среде. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя. Диаграмма направленности. Сферические и цилиндрические волны. Шкала электромагнитных волн*. Распространение волн в атмосфере*.

Б2.Б4.3 «Физика 3» (36 часов)

Модуль 6. Волновая оптика

Тема 24. Корпускулярно-волновой дуализм свойств света. Волны оптического диапазона (световые волны) – частный случай электромагнитных волн. Интерференция плоских монохроматических световых волн. Когерентность (временная и пространственная). Методы получения когерентных световых волн и наблюдения интерференции. Интерференция света в тонких пленках. Кольца Ньютона. Практические применения интерференции*.

Тема 25. Дифракция света. Принцип Гюйгенса. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на щели. Дифракционная решетка. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Разрешающая способность спектральных приборов. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэггов. Изучение структуры кристаллов. Принцип голографии. Голограммы Френеля и Денисюка. Применения голографии*.

Тема 26. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсии. Классическая теория дисперсии. Поглощение света. Рассеяние света.

Тема 27. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Дихроизм. Интерференция поляризованных лучей. Электрические и магнитооптические явления.

Модуль 7. Элементы квантовой механики и физики твердого тела

Тема 28. Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина). Спектральная плотность излучательности абсолютно черного тела в рамках классической физики. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка. Вывод законов теплового излучения абсолютно черного тела из формулы Планка.

Тема 29. Световые кванты. Энергия, импульс и масса фотонов. Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и экспериментальные методы его проверки. Фотоэлементы. Эффект Комптона. Давление света. Опыты Лебедева. Аннигиляция электрон-позитронной пары.

Тема 30. Корпускулярно-волновой дуализм материи и его опытное обоснование. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Соотношение неопределенностей. Оценка энергии основного состояния атома водорода и энергии нулевых колебаний осциллятора. Задание состояния микрочастиц. Волновая функция и ее статистический смысл. Амплитуда вероятностей. Различие между квантово-механической и статистической вероятностями. Уравнение Шредингера (временное и стационарное). Частица в одномерной потенциальной яме. Туннельный эффект.

Тема 31. Приближение сильной и слабой связи. Модель свободных электронов. Элементы зонной теории кристаллов. Функция Блоха. Поверхность Ферми. Уровень Ферми. Число и плотность числа электронных состояний в зоне. Заполнение зон. Деление твердых тел на диэлектрики, металлы, полупроводники. Квантовая теория электропроводности и теплопроводности металлов. Электропроводность полупроводников. Электронная и дырочная проводимость. Собственные и примесные полупроводники. Понятие о р-n-переходе. Транзистор*. Явление сверхпроводимости. Куперовские пары. Эффект Джозефсона и его применение. Высокотемпературная сверхпроводимость.

Строение кристаллов. Типы межатомной связи в твердых телах. Дефекты в кристаллах (точечные, линейные – дислокации). Пластичность и прочность твердых тел. Колебания кристаллической решетки. Фононы. Дисперсионные кривые. Теплоемкость кристаллов. Решеточная теплопроводность. Эффект Мёссбауэра и его применение. Физические основы методов контроля качества материалов.

Модуль 8. Физика атомов, молекул, атомного ядра и элементарных частиц

Тема 32. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Атом водорода. Водородоподобные атомы. Квантовые постулаты Бора. Атом водорода по теории Бора. Пространственное квантование. Магнитный момент атома. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Атом водорода по теории Шредингера.

Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Электронные оболочки атомов. Заполнение электронных оболочек. Периодическая система элементов .

Молекулы. Молекулы водорода. Обменное взаимодействие. Физическая природа химической связи. Электронные термы двухатомной молекулы. Молекулярные спектры. Рентгеновское излучение. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры. Элементы нелинейной оптики.

Тема 33. Парамагнитный ядерный резонанс. Радиоактивность. Радиоактивное превращение ядер. Ядерные реакции и их основные типы. Искусственная радиоактивность*. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Коэффициент размножения нейтронов. Термоядерный синтез. Водородно-углеродистый цикл. Энергия звезд*. Проблема управляемых термоядерных реакций. Экологические вопросы современной энергетики*.

Иерархия структур материи. Частицы и античастицы. Модели элементарных частиц. Фотоны, лептоны, адроны (мезоны, барионы, гипероны). Фундаментальные взаимодействия. Систематика элементарных частиц. Современные методы ускорения частиц. Космические лучи.

Распределение результатов обучения по модулям дисциплины

№

Формируемые

знания, умения, владения

Модули дисциплины и темы лекций

Модуль 1

Модуль 2

Модуль 3

Модуль 4

Модуль 5

Модуль 6

Модуль 7

Модуль 8

З.1.1

З.1.2.

З.1.3

З.1.4

З.1.5

У.1.1.

У.1.2.

У.1.3

У.1.4

10.

У.1.5

11.

В.1.1.

12.

В.1.2.

13.

В.1.3

14.

В.1.4

4.2. Содержание практического раздела

дисциплины Б2.Б2 «Физика»

Содержание практических занятий по дисциплине Б2.Б2 «Физика» (включает Б2.Б2.1 «Физика1», Б2.Б2.2 «Физика 2», Б2.Б2.3«Физика 3») представлено 32 занятиями по семестрам, общей трудоемкостью 54 часа (табл. 2).

Таблица 2

Темы практических занятий

№ п./п.	Название практического занятия	Объём, ч.
*Б2.Б2.1 «Физика1»*
1	Кинематика поступательного и вращательного движения	2
2	Динамика поступательного движения	2
3	Динамика вращательного движения	2
4	Работа и энергия. Законы сохранения	2
5	Основы СТО.	2

6	Физические основы МКТ	2
7	Статистические распределения	2
8	Физические основы термодинамики	2
9	*Контрольная работа*	2
	*Итого*	18
*Б2.Б2.2 «Физика 2»*
10	Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей	2
11	Теорема Гаусса и её применение	2
12	Работа сил электростатического поля. Потенциальная энергия электрического поля. Потенциал	2
14	Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков	2
15	Основы теории электропроводности. Законы постоянного тока. Ток в жидкостях и газах. Контрольная работа	2
16	Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа	2
17	Закон полного тока и его применение к расчету магнитных цепей	2
18	Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Сила Ампера. Взаимодействие токов	2
19	Закон Электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Энергия магнитного поля. Контрольная работа	2
	*Итого*	18
*Б2.Б2.3 «Физика 3»*
20	Интерференция. Опыт Юнга. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона	2
21	Дифракция Френеля. Дифракция Фраунтгофера. Дифракционная решетка	2
22	Поляризация света. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.	2
23	Законы теплового излучения. Контрольная работа	2
24	Фотоэффект. Давление света. Эффект Комптона	2
25	Элементы физики твердого тела	2
26	Атом водорода по теории Бора	2
27	Состав и характеристики атомного ядра. Ядерные реакции	2
28	*Контрольная работа*	2
	*Итого*	18
*Всего*	54

4.3. Содержание физического практикума

дисциплины Б2.Б2 «Физика»

Содержание физического практикума по дисциплине Б2.Б2 «Физика» (включает Б2.Б2.1 «Физика1», Б2.Б2.2 «Физика 2», Б2.Б2.3 «Физика 3») представлено 45 занятиями (по семестрам), общей трудоемкостью 90 часов (табл. 3).

Таблица 3

Содержание практикума

№ п./п.	Темы лабораторных занятий	Объём, ч.
*Б2.Б2.1 «Физика1»*
*Физические основы механики*
1	Динамика поступательного движения	2
2	Динамика вращательного движения	4
3	Законы сохранения	4
4	Теоретический коллоквиум	2
*Молекулярная физика. Основы термодинамики и статистической физики*
5	Основы МКТ
6	Физические основы термодинамики	2
7	Статистические распределения	2
8	Теоретический коллоквиум	2
	Итого	18
*Б2.Б2.2 «Физика 2»*
*Электричество и магнетизм*
9	Электростатика	6
10	Теоретический коллоквиум	2
11	Постоянный электрический ток	8
12	Электромагнетизм	8
13	Теоретический коллоквиум	2
14	Работы по изучению моделей физических процессов на компьютере	8
15	Защита лабораторных работ	2
	Итого	36
*Б2.Б2.3 «Физика 3»*
*Оптика. Атомная физика*
16	Колебания и волны	6
17	Интерференция	4
18	Дифракция	4
19	Теоретический коллоквиум	2
20	Поляризация	4
21	Тепловое излучение	2
22	Элементы квантовой механики	2
23	Работы по изучению моделей физических процессов на компьютере	8
24	Теоретический коллоквиум	2
25	Защита лабораторных работ	2
	Итого	36
*Всего*	90

Перечень лабораторных работ физического практикума

Первый семестр, Б2.Б2.1 «Физика 1» – 18 часов

Перечень лабораторных работ

по разделам физики «Механика», «Механические колебания и волны»,

«Молекулярная физика и термодинамика»

Наименование	Содержание	Объем в часах	Примеч. (исполь-зование компью-терной техники)
Ауд.	Сам
1	Измерительный практикум. Погрешности измерений.	Содержание лабораторных работ данного цикла представлено в методическом пособии: , , Веретельник практикум, часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.-Томск. Изд. ТГУ, 2с.	2	1
2	Определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи на модели копра.
3	Определение модуля Юнга из растяжения.	2	1
4	Определение момента инерции тела по методу крутильных колебаний.
5	Проверка основного уравнения динамики при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси.	2	1
6	Изучение закономерностей центрального удара.
7	Определение момента инерции стержня из упругого нецентрального удара.	2	1
8	Изучение законов равноускоренного движения.
9	Определение скорости пули при помощи баллистического крутильного маятника.
10	Исследование прецессии свободного гироскопа.
11	Определение ускорения свободного падения на машине Атвуда.
12	Определение момента инерции маятника Максвелла.
13	Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха.	2	1
14	Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом Пуазейля.
15	Определение отношения молярных теплоемкостей газов Ср/Сv способом Клемана и Дезорма.	Содержание лабораторных работ данного цикла представлено в методическом пособии: , , Веретельник практикум, часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.-Томск. Изд. ТГУ, 2004, 180с.	2	1
16	Проверка Максвелловского закона распределения скоростей молекул на механической модели.
17	Экспериментальное изучение гауссовского закона распределения результатов измерения.
18	Определение ускорения свободного падения тел с помощью оборотного маятника.	2	1
19	Исследование колебательного процесса связанных систем.
20	Определение скорости звука, модуля Юнга и внутреннего трения резо-нансным методом.	2	1
21	Определение скорости звука в воздухе и отношения молярных теплоемкостей воздуха Ср/Сv методом акустического резонанса.
22	Поступательное движение тела.			КЛР
23	Упругое и неупругое столкновения.			КЛР
24	Гармонический и ангармонический осцилляторы.	2	1	КЛР
25	Фазовые портреты колебаний.			КЛР
26	Анализ процессов сложения колебаний.			КЛР
27	Фигуры Лиссажу.			КЛР
28	Свободные колебания (пружины, маятник)			КЛР
29	Эффект Допплера и конус Маха.			КЛР
30	Адиабатический процесс.			КЛР
31	Диффузия газов.			КЛР
	ИТОГО:		18	9

Второй семестр , Б2.Б2.2 «Физика 2» – 36часов

Перечень лабораторных работ

по разделам физики: «Электричество и магнетизм», «Электромагнитные колебания и волны»

№	Наименование	Содержание	Объем в часах	Примечание (использование компьютерной техники)
ауд	сам
1.	Методика физического эксперимента, устройство и принципы работы физичес-ких приборов в лаборатории электричества и магнетизма.		2	1
2.	Моделирование и исследование электрических полей.	2	1	К
3.	Исследование зависимости сопротивления металлов от температуры и определение температурного коэффициента сопротивления металлов.	2	1
4.	Измерения электроемкости с помощью мостика Соти.	2	1
5.	Определение заряда иона водорода.	2	1
6.	Исследование температурной зависимости сопротивления полупроводников и определение энергии активации проводимости.	2	1
7.	Исследование термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона из металла.	2	1
8.	Определение удельного заряда электрона с помощью вакуумного диода.	2	1
9.	Исследование полупроводниковых приборов.
10.	Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли.	2	1
11.	Измерение напряженности магнитного поля соленоида.	2	1
12.	Снятие кривой намагничения и определение характеристик ферромагнетика.	2	1	К
13.	Исследование плазмы положительного столба тлеющего разряда.	Содержание дисциплин данного цикла приведено в пособии: , , Чернов практикум. Часть 2, Электричество и магнетизм. Колебания и волны.- Томск: Изд. ТГУ, 200с.	2	1	К
14.	Измерение больших сопротивлений и емкостей методом релаксационных ко-лебаний.	2	1
15.	Измерение логарифмического декремента и добротности колебательного контура.	2	1	К
16.	Определение скорости звука, модуля Юнга и внутреннего трения акустическим методом	2	1	К
17.	Сложение взаимно перпендикулярных колебаний и фигуры Лиссажу.	2	1
18.	Определение числа колебаний камертона с помощью гибкого шнура.
19.	Определение длины волны и частоты электромагнитных колебаний с помощью схемы Лехера.
20.	Изучение свойств микроволн
21.	Изучение вынужденных электромагнитных колебаний в параллельном колебательном контуре			К
22.	Изучение вынужденных электромагнитных колебаний в последовательном колебательном контуре			К
23.	Исследование магнитных полей с помощью измерительной катушки	2	1	К
24.	Распределение Максвелла термоэлектронов по скоростям	2	1	К
25.	Электрическое поле зарядов (напряженность поля, эквипотенциали).			КЛР
26.	Электрические цепи. Законы Кирхгофа.			КЛР
27.	ИТОГО		36	18

Третий семестр , Б2.Б2.3 «Физика 3» – 36часов

Перечень лабораторных работ по разделам физики: «Волновая оптика». «Взаимодействие электромагнитных волн с веществом». «Элементы квантовой оптики». «Основы атомной физики и квантовой механики». «Элементы физики твердого тела». «Физика атомного ядра и элементарных частиц».

№	Наименование	Содержание	Объем в часах	Примечание (испо-льзование компьютерной техники)
ауд	сам
1.	Определение главного фокусного расстояния тонких линз.	Содержание лабораторных работ данного цикла изложено в пособии: , , Тюрин практикум. Оптика. Атомная и ядерная физика. Часть 3. – Томск: Изд. Том. ун-та, 2005. – 212 с.	2	1
2.	Измерение показателя преломления жидкости с помощью рефрактометра.	2	1
3.	Исследование явления дисперсии света.	2	1
4.	Измерение концентрации и показателя преломления растворов при помощи ин-терферометра.	2	1
5.	Измерение постоянной Планка спектрометрическим методом.	2	1
6.	Измерение световой волны и радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона.	2	1
7.	Исследование дифракции света на периодических структурах	2	1	К
8.	Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.	2	1
9.	Определение постоянной Стефана-Больцмана и постоянной Планка при помощи оптического пирометра с исчезающей нитью.	Содержание лабораторных работ данного цикла изложено в пособии: , , Тюрин практикум. Оптика. Атомная и ядерная физика. Часть 3. – Томск: Изд. Том. ун-та, 2005. – 212 с.	2	1
10.	Изучение внешнего фото-электрического эффекта и определение постоянной Планка.	2	1	К
11.	Определение длины световой волны интерференционным методом с помо-щью бипризмы Френеля.	2	1
12.	Опыт Франка и Герца		2	1	К
13.	Статистика счета элементарных частиц			К
14.	Опыт Юнга.	2	1	КЛР
15.	Интерференция света от когерентных точечных источников.	2	1	КЛР
16.	Дифракция на отверстии произвольной формы			КЛР
17.	Дифракция света на щели.	2	1	КЛР
18.	Дифракционная решетка.	2	1	КЛР
19.	Поляризация света.	2	1	КЛР
20.	Фурье оптика.			КЛР
21.	Фотоэлектрический эффект.	2	1	КЛР
22.	ИТОГО		36	18

Примечание: символом «КЛР» - обозначены компьютерные лабораторные работы. Содержание этих лабораторных работ представлено в пособии: Стародубцев моделирование процессов движения: Практикум. – Томск: Изд. ТПУ, 2008. – 80 с. Символом «К» - обозначены компьютеризированные лабораторные работы

В результате освоения практического раздела дисциплины студент овладевает следующими компетенциями: ОК-1, ОК-2, ОК-14, ПК-2, ПК-4, ПК-18, ПК-19, ПК-20.

4.4. Структура дисциплины по модулям и видам учебной деятельности

Структура дисциплины Б2.Б2 «Физика» (включает Б2.Б2.1 «Физика1», Б2.Б2.2 «Физика 2», Б2.Б2.3 «Физика 3») по разделам (модулям) и видам учебной деятельности (лекции и практические занятия) с указанием временного ресурса представлена в таблице.

Таблица

Структура дисциплины

Наименование раздела	Наименование темы раздела	Аудиторная работа	СРС (час)	Итого	Формы текущего контроля и аттестации (Коллоквиумы (К). Контрольные работы (КР)
Лекции	Практические/ семинарские занятия	Лаборатор-ные занятия
Б2.Б2.1 «Физика 1»		36	18	18	72	144
Введение	Предмет физики	1					Устный опрос
Физические основы механики (24 ч)			10	10			ИДЗ. Отчеты по лабораторным работам, К1, КР1
	Основная задача кинематики. Кинематика поступательного и вращательного движения.	3
	Динамика материальной точки и тела, движущегося поступательно.	2
	Динамика системы материальных точек. Вращательное движение твердого тела.	4
	Работа и энергия. Законы сохранения.	6
	Гравитационное поле.	3
	Основы специальной теории относительности.	4
	Неинерциальные системы отсчета.	2
Молекулярная физика. Основы термодинамики и статистической физики (20 ч).			8	8			ИДЗ. Отчеты по лабораторным работам, К2, КР2
	Физические основы молекулярно-кинетической теории.	2
	Статистические распределения.	6
	Физические основы термодинамики.	6
	Элементы физической кинетики.	2
	Фазовые равновесия и превращения.	2
	Элементы неравновесной термодинамики.	2
ВСЕГО		36	18	18	72	144	экзамен

Б2. Б2.2 «Физика 2»		36	18	36	90	180
Электростатика (14 ч)			6	8			ИДЗ. Отчеты по лабораторным работам К3, КР3
	Электростатическое поле в вакууме	8
	Электростатическое поле в веществе	6
Постоянный электрический ток (6 ч)			2	8
	Электрический ток. Основы теории электропроводности.	4
	Ток в жидкостях и газах	2
Электромагнетизм (10 ч).			8	12			ИДЗ. Отчеты по лабораторным работам К4, КР4
	Магнитное поле в вакууме.	6
	Магнитное поле в веществе.	4
Колебания и волны (6ч)	Гармонические колебания. Сложение колебаний	2	2	8
	Волны. Электромагнитные волны	2
	Уравнения Максвелла.	2

ВСЕГО		36	18	36	90	180	экзамен

Б2.Б2.3 «Физика 3»		36	18	36	90	180
Волновая оптика (16ч).			6	8
	Электромагнитные волны	4
	Интерференция.	4
	Дифракция.	4
	Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.	2
	Поляризация.	2
Элементы квантовой оптики.(4ч)							ИДЗ. Отчеты по лабораторным работам К5, КР5
	Тепловое излучение.	2	2	2
	Фотоны.	2	2
Элементы квантовой механики (4ч).	Основное уравнение квантовой механики и его применение	4	2	2		К6, КР6	ИДЗ. Отчеты по лабораторным работам К6, КР6
Элементы физики твердого ч).

	Электроны в кристаллах.	2
	Кристаллы в тепловом равновесии.	2
Физика атомов и молекул (4ч)	Теория Бора. Молекулы.	4	2	2
Физика атомного ядра и элементарных частиц. Современная физическая картина мира (4 ч).			4
	Атомное ядро.	2
	Элементарные частицы	2
ВСЕГО:		36	18	36	90	180	экзамен

ИТОГО:		108	54	90	252	504

4.3. Распределение компетенций по разделам дисциплины

Из за большого объема эта статья размещена на нескольких страницах:
1 2 3 4 5

Домашний очаг

Справочная информация

Техника

Общество

Образование и наука

Мир

Бизнес и финансы