Вопросы к экзамену по общей физике, 4-й семестр
Дидактическая единица (ДЕ) № 1 - Волновая оптика
1. Развитие представлений о природе света. Электромагнитная природа света. Оптическое излучение. Основные законы геометрической оптики.
2. Полное внутреннее отражение, его применение. Волоконная оптика.
3. Тонкие линзы, аберрации линз.
4. Основные фотометрические величины.
5. Когерентность и монохроматичность световых волн. Оптическая разность хода.
6. Интерференция света. Методы наблюдения интерференции.
7. Расчет интерференционной картины от двух точечных источников /Опыт Юнга/.
8. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона. Просветление оптики.
9. Интерференция на клине. Полосы равной толщины.
10. Кольца Ньютона. Применение интерференции.
11. Дифракция света. Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера. Радиус к-той зоны Френеля. Зонная пластинка.
12. Графический метод расчета дифракционной картины.
13. Дифракция в случае круглого отверстия и круглого диска.
14. Дифракция от параллельных лучей на одной щели. Дифракционная решетка и дифракционный спектр. Дифракция рентгеновских лучей на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брегга.
15. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.
16. Поляризация при отражении и преломлении света. Закон Брюстера.
17. Прохождение света через анизотропную среду. Двойное лучепреломление. Положительные и отрицательные одноосные кристаллы.
18. Поляризационные приборы, в том числе призма Николя.
19. Дихроизм. Интерференция плоскополяризованных волн.
20. Искусственная анизотропия, эффект Керра.
21. Оптически активные вещества. Вращение плоскости поляризации.
ДЕ № 2 - Квантовая оптика
1. Тепловое излучение. Спектральная плотность энергетической светимости, интегральная лучеиспускательная способность, поглощательная способность. Абсолютно черное и серое тела.
2. Принцип детального равновесия. Закон Кирхгофа.
3. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза, формулы Релея-Джинса и Планка. «Ультрафиолетовая катастрофа». Законы Стефана – Больцмана и Вина. Кривые Вина для разных температур.
4. Тепловые источники света. Светоотдача лампы накаливания и ее рост с ростом температуры нити (пояснить на кривых Вина).
5. Внешний и внутренний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Основные законы внешнего фотоэффекта. Вольт-амперная характеристика фотоэлемента (вакуумного и газонаполненного).
6. Фотоэлементы и их применение. Фотоэлектронный умножитель.
7. Масса и импульс фотона. Давление света.
8. Эффект Комптона.
ДЕ № 3 - Элементы квантовой механики
1. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Гипотеза и формула де Бройля. Свойства волн де Бройля.
2. Границы применимости классической механики. Соотношения неопределенностей, их смысл. Измерение и соотношения неопределенностей.
3. Волновая функция, ее свойства и физический смысл. Общее уравнение Шредингера. Требования к волновой функции.
4. Уравнение Шредингера для стационарного состояния. Собственные функции и собственные значения энергии частицы.
5. Уравнение Шредингера для свободно движущейся частицы.
6. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике.
7. Задача о частице в бесконечно глубокой потенциальной яме. Туннельный эффект.
ДЕ № 4 - Атомная физика
1. Опыты Резерфорда и ядерная модель атома. Закономерности атомных спектров и несостоятельность классической теории атомов.
2. Теория Бора. Постулаты Бора. Атом водорода по теории Бора. Трудности теории Бора.
3. Электрон в атоме водорода в квантовой механике. Главные квантовые числа. Спин электрона. Спектр атома водорода.
4. Принцип Паули. Распределение электронов во многоэлектронных атомах. Таблица Менделеева.
5. Рентгеновские лучи и их спектры. Закон Мозли.
6. Комбинационное рассеяние света. Закономерности спектров комбинационного рассеяния.
7. Спонтанное и вынужденное излучение света. Равновесное и неравновесное состояния термодинамической системы. Инверсия заселенности.
8. Оптические квантовые генераторы излучения /лазеры/, их применение. Свойства лазерного излучения.
9. Рубиновый лазер и его трехуровневая схема работы.
ДЕ № 5 - Физика атома и ядра
1. Состав и характеристики атомного ядра. Ядерные силы. Модели ядра.
2. Дефект масс, энергия связи и устойчивость атомных ядер.
3. Радиоактивность естественная и искусственная. Закон радиоактивного распада.
4. Законы сохранения и правила смещения при радиоактивном распаде.
5. Закономерности a - распада. Объяснение a - распада. Единицы измерения радиоактивных излучений.
6. Закономерности b-распада. Объяснение b-распада. Механизмы поглощения b-излучения в веществе.
7. g - лучи, их происхождение и спектры. Механизмы поглощения g - лучей веществом.
8. Деление тяжелых ядер. Цепная ядерная реакция. Ядерные реакторы.
9. Термоядерные реакции. Энергия звезд. Управляемая термоядерная реакция. Ядерные реакции и их классификация.
