План учебных занятий для студентов очной формы обучения по дисциплине «Физика» (стр. 4 )

Волькенштейн задач по общему курсу физики. М.: Наука, 2006 г.

6.5. Планы подготовки к лабораторным работам

(вопросы для получения допуска к выполнению лабораторных работ)

План подготовки к лабораторной работе № 15

«Определение средней силы сопротивления грунта

при забивании сваи на модели копра»

15.1 Устройство и принцип действия модели копра для забивания сваи в грунт (лаб. раб. № 15).

15.2 Импульс тела. Закон сохранения импульса. Закон сохранения импульса при ударе груза о сваю (лаб. раб. № 15).

15.3 Сохраняется ли импульс тела при свободном падении? Выполняется ли при этом закон сохранения импульса?

15.4 Работа силы. Консервативные и диссипативные силы. Условие консервативности сил. Работа силы сопротивления грунта при забивании сваи, ее связь с изменением механической энергии системы (лаб. раб. № 15).

15.5 Кинетическая энергия тела, ее связь с работой силы, действующей на тело. Формула кинетической энергии тела. Связь работы силы тяжести с кинетической энергией тела при свободном падении (лаб. раб. № 15).

15.6 Потенциальная энергия тела, ее связь с работой силы, действующей на тело. Связь работы силы тяжести с потенциальной энергией тела при свободном падении (лаб. раб. № 15). Примеры формул потенциальной энергии. Формула потенциальной энергии тела в гравитационном поле Земли.

15.7 Механическая энергия тела. Закон сохранения механической энергии изолированной консервативной системы тел и консервативной системы тел во внешнем консервативном поле сил. Закон сохранения механической энергии при падении груза на сваю (лаб. раб. № 15).

15.8 Составляет ли свободно падающее тело изолированную систему тел, выполняется ли при этом закон сохранения механической энергии?

15.9 Чему равно изменение механической энергии при наличии неконсервативных взаимодействий? Выражение для определения работы силы сопротивления грунта при торможении груза и сваи в лаб. раб. № 15 (вывод).

15.10 Вывод расчетной формулы для определения средней силы сопротивления грунта при забивании сваи (лаб. раб. № 15).

План подготовки к лабораторной работе № 4

«Определение момента инерции махового колеса на основе закона сохранения энергии»

4.1 Устройство и принцип работы установки для определения момента инерции махового колеса (лаб. раб. № 4).

4.2 Какое свойство тела характеризует момент инерции тела? Момент инерции точечного тела и абсолютно твердого тела. Формула момента инерции диска (махового колеса).

4.3 Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения тела. Кинетическая энергия махового колеса и груза в начале падения груза, в конце падения, в начале подъема, в конце подъема (лаб. раб. № 4).

4.4 Потенциальная энергия груза в начале падения, в конце падения, в начале подъема, в конце подъема.

4.5 Какие неконсервативные взаимодействия имеют место при падении груза, при изменении направления движения груза, при подъеме груза (лаб. раб. № 4)? Выражения для определения работы неконсервативных сил при подъеме груза, изменении направления движения груза, при подъеме груза (вывод).

4.6 Какие превращения энергии происходят при падении груза, при изменении направления движения груза, при подъеме груза? Закон сохранения энергии (изменение механической энергии) системы при этих процессах.

4.7 Средняя и мгновенная скорости движения (прохождения пути). Средняя скорость при равноускоренном движении. Выражения для определения средних скоростей падения и подъема груза и скоростей груза в конце падения и в начале подъема в лаб. раб. № 4 (вывод).

4.8 Поступательное и вращательное движение абсолютно твердого тела. Угловые и линейные кинематические величины, связь между ними. Выражения для определения угловых скоростей махового колеса в конце падения груза и в начале подъема груза в лаб. раб. № 4 (вывод).

4.9 Вывод расчетной формулы для определения момента инерции махового колеса на основе закона сохранения энергии (лаб. раб. № 4).

План подготовки к лабораторной работе № 41

«Изучение электростатического поля»

41.1 Электростатическое взаимодействие. Электрический заряд. Электростатическое поле. Напряженность, электрическое смещение и потенциал электростатического поля, их формулы для электростатического поля точечного заряда.

41.2 Способы расчета электростатического поля зарядов.

41.3 Графическое изображение электростатического поля линиями напряженности и эквипотенциальными поверхностями. Доказать, что линии напряженности перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. Графическое изображение электростатического поля двух разноименных одинаковых по величине зарядов (лаб. раб. № 41).

41.4 Работа электростатического поля по перемещению заряда. Связь напряженности электростатического поля с потенциалом (вывод). Связь модуля напряженности с потенциалом. Как направлена напряженность относительно эквипотенциальных поверхностей?

41.5 Устройство, принципиальная электрическая схема и принцип работы установки для моделирования электростатического поля зарядов (лаб. раб. № 41).

41.6 Как моделируется электростатическое поле в лаб. раб. № 41? Модель электростатического поля каких зарядов изучается в лаб. раб. № 41?

41.7 Эквипотенциальные поверхности электростатического поля. Как устанавливается их вид в лаб. раб. № 41?

41.8 Линии напряженности электростатического поля. Как устанавливается их вид и направление в лаб. раб. № 41?

План подготовки к лабораторной работе № 51

«Проверка закона электромагнитной индукции.

Изучение магнитного поля проводников с током»

51.1 Электромагнитная индукция. Опыты, подтверждающие электромагнитную индукцию. Условие возникновения и закон (формула) э. д.с. электромагнитной индукции. Полярность э. д.с. индукции и направление индукционного тока (правило Ленца).

51.2 Принципиальная схема установки для изучения электромагнитной индукции. Как осуществляется и наблюдается электромагнитная индукция в лаб. раб. № 51?

51.3 Каким образом создается магнитное поле, вызывающее электромагнитную индукцию в лаб. раб. № 51? Индукция магнитного поля катушки с током, как она зависит от силы тока? Пилообразный ток, график зависимости силы тока от времени для пилообразного тока, используемого в лаб. раб. № 51. На какую величину изменяется индукция магнитного поля катушек Гельмгольца при пилообразном токе в них за время, равное половине периода колебания пилообразного тока (лаб. раб. № 51)?

51.4 Магнитный поток. Магнитный поток, пронизывающий катушку (эталонный датчик), в которой возникает э. д.с. электромагнитной индукции (лаб. раб. № 51).

51.5 Выражение э. д.с. электромагнитной индукции в эталонном датчике через скорость изменения индукции магнитного поля (вывод, лаб. раб. № 51).

51.6 Выражение э. д.с. электромагнитной индукции в эталонном датчике через скорость изменения силы тока в катушках Гельмгольца (вывод, лаб. раб. № 51).

51.7 Выражение для э. д.с. электромагнитной индукции в эталонном датчике при пилообразном токе в катушках Гельмгольца (вывод, лаб. раб. № 51). График зависимости э. д.с. индукции от времени в этом случае.

51.8 Каким образом подтверждается (какая зависимость подтверждается) закон электромагнитной индукции в лаб. раб. № 51?

51.9 Выражение э. д.с. электромагнитной индукции в эталонном датчике через скорость изменения индукции магнитного поля, вызывающего электромагнитную индукцию (лаб. раб. № 51). Вывод формулы для определения индукции магнитного поля контура с током, при котором под действием магнитного поля этого контура с током в датчике возникает постоянная по величине э. д.с. индукции.

51.10 Вывод расчетной формулы для определения индукции магнитного поля связки прямых проводников, по которым пропускается пилообразный ток (лаб. раб. № 51).

План подготовки к лабораторной работе № 52

«Измерение горизонтальной составляющей напряженности

магнитного поля Земли»

52.1 Магнитное взаимодействие движущихся зарядов и проводников с током. Магнитное поле. Индукция и напряженность магнитного поля. Сила (закон) Ампера.

52.2 Элемент тока. Индукция магнитного поля элемента тока (закон Био - Савара - Лапласа). Вывод формулы напряженности магнитного поля в центре кругового тока.

52.3 Графическое изображение магнитного поля линиями индукции (напряженности) магнитного поля. Графическое изображение магнитного поля Земли.

52.4 Сила Ампера. Момент сил, действующих на рамку с током в магнитном поле. Как он зависит от индукции (напряженности) магнитного поля? Как ориентируется рамка с током в магнитном поле? Как ведет себя стрелка компаса в магнитном поле Земли?

52.5 Устройство и принцип работы установки по определению горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс-буссоли (лаб. раб. № 52).

52.6 Как располагается стрелка компаса в отсутствии тока в катушке тангенс-буссоли (лаб. раб. № 52)? При пропускании тока? Если витки катушки расположены в плоскости магнитного меридиана Земли? Связь горизонтальной составляющей магнитного поля Земли с напряженностью магнитного поля катушки с током в последнем случае.

52.7 Вывод расчетной формулы для определения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли (лаб. раб. № 52).

6.6. Примеры вариантов заданий к коллоквиуму

(«Механика»)

Вариант 1

1. При равноускоренном движении аt = …, v = …, так как … . При равноускоренном прямолинейном движении = …, = …, так как …; = …, так как …; = …, так как …; v = …, так как …; = …, x = …; y = …; z = …; = … .

2. Опишите словами движение тела, график которого показан на рисунке. Постройте график зависимости угла поворота от времени при условии, что начальный угол поворота равен нулю.

3. При движении точки по окружности: если v = пост., то = …, так как … ; если = пост., то v = …, и вращение будет …; если = 0, то v = …, и вращение будет … .

4. Под действием какой силы точечное тело будет двигаться прямолинейно? Криволинейно? Под действием какой силы точечное тело будет двигаться равномерно? Неравномерно? Под действием какой силы точечное тело будет двигаться равномерно прямолинейно? Равномерно криволинейно? Какие силы вызывают вращательное движение колеса, когда его катят по земле?

5. Материальные точки, каждая массой m, расположены в вершинах куба, ребро которого b. Определить момент инерции системы относительно оси, совпадающей с одним из ребер куба.

6. Найти кинетическую энергию катящегося без проскальзывания однородного цилиндра массы m, если скорость его центра масс равна v.

7. К твердому телу в виде квадрата со стороной b приложены силы, показанные на рисунке. Момент инерции тела относительно оси вращения, проходящей через центр квадрата перпендикулярно плоскости квадрата, равен J. Чему равно угловое ускорение тела?

8. Падающее тело не составляет изолированную систему, однако для него выполняется закон сохранения механической энергии. Объясните.

9. Как связаны кинетическая энергия тела и работа действующих на нее сил (теорема о кинетической энергии)?

Вариант 2

1. Быстрота изменения скорости движения со временем характеризуется... . Оно направлено … . Быстрота изменения модуля скорости характеризуется … . Оно направлено … . Быстрота изменения направления скорости характеризуется … . Оно направлено … . Ускорение движения (полное) и его тангенциальная и нормальная составляющие связаны соотношением … . Их модули связаны соотношением … .

2. Тело вращается вокруг неподвижной оси. Точка А расположена на расстоянии 0,5 R от оси вращения, точка В – на расстоянии R. У какой точки больше угловая скорость? Линейная скорость? Угловое ускорение? Тангенциальное? Нормальное?

3. Сформулируйте первый закон Ньютона. Инерциальной системой отсчета называется … . Почему первый закон Ньютона нельзя рассматривать как следствие второго? Приведите различные формулировки второго закона Ньютона.

4. По приведенному графику зависимости vx (t) начертите графики зависимостей ax (t) и x (t).

5. Определить момент инерции системы 6-ти точек с одинаковыми массами m, расположенных в вершинах правильного шестиугольника со стороной b, относительно оси, совпадающей с одной из сторон шестиугольника.

6. Три точечные массы m, находящиеся в вершинах равностороннего треугольника со стороной b, вращаются с угловой скоростью w относительно оси, проходящей через середину одной из сторон треугольника перпендикулярно плоскости фигуры. Определить момент импульса системы относительно этой оси.

7. Энергия тела. Количественная мера энергии. Кинетическая и потенциальная энергии. Энергия как универсальная мера различных форм движения и типов взаимодействия.

8. Перечислите некоторые неконсервативные силы, встречающиеся в повседневной жизни, и объясните, почему они являются таковыми. Чем обусловлено равенство нулю работы консервативных сил при перемещении тела по замкнутому контуру?

9. Какой удар называется абсолютно упругим? Абсолютно неупругим? Какие законы сохранения выполняются для них?

Вариант 3

1. Ускорение движения – это … . Оно характеризует … . Оно направлено …. . Тангенциальное ускорение – это … . Оно характеризует … . Оно направлено … . Нормальное ускорение – это … . Оно характеризует … . Оно направлено … . Точка движется по окружности. Покажите направления нормального, тангенциального и полного ускорений, если: а) скорость движения увеличивается со временем; б) скорость движения уменьшается со временем.

2. При равномерно движении точки по окружности и равномерном вращении твердого тела вокруг неподвижной оси w = …; j = … , так как …; = …, так как …; an = …, так как …; v = …; at = … , так как …; = …, так как … .

3. В чем заключается задача механики и как она решается на основе Законов Ньютона?

4. На краю диска массой m1 и радиусом R лежит маленький шарик массой m2. Чему равен момент инерции этой системы относительно оси, проходящей через центр диска перпендикулярно его плоскости?

5. Момент инерции цилиндра относительно оси АВ равен mR2/2. Чему равен момент импульса цилиндра относительно оси, параллельной оси цилиндра и лежащей на боковой поверхности цилиндра, если он вращается вокруг нее с угловой скоростью w?

6. Как изменится вращение платформы, если человек, стоявший на краю, перейдет в центр и наоборот, если человек, стоявший в центре, перейдет на край? Обоснуйте ответ.

7. В каком случае работа силы отрицательна? равна нулю? Работа силы трения отрицательна, так как … . Работа магнитной составляющей силы Лоренца равна …, так как … .

8. Колесо радиусом R вращается с угловой скоростью w1. В направлении вращения некоторое время действовала сила F, касательная к ободу колеса. В результате колесо стало вращаться быстрее с угловой скоростью w2. Определить момент инерции колеса относительно оси вращения, если время действия силы t.

9. Как связаны потенциальная энергия взаимодействия тел и работа силы этого взаимодействия? Потенциальная энергия и сила характеризуют … . Они связаны соотношением … . Первые производные от потенциальной энергии по координатам равны … .

6.7. Примеры вариантов заданий для контрольных работ

6.7.1. Примеры вариантов заданий к контрольной работе по теме

« Механика»

Вариант 1

1. С какой силой F нужно прижать тормозную колодку к колесу, вращающемуся с частотой n=30 об/с, для его остановки в течение t=20с, если масса колеса распределена по ободу и равна m=10 кг. Диаметр колеса d=20 см, коэффициент трения между колодкой и колесом μ= 0,5.

(18,8 н)

2. На какой угол φ надо отклонить однородный стержень длиной L=1 м, подвешенный на горизонтальной оси, проходящей через его верхний конец, для того, чтобы нижний конец стержня при прохождении им положения равновесия имел скорость υ = 5 м/с? (81о)

3. Шар и однородный цилиндр, сделанные из одного материала и имеющие одинаковую массу m, катятся без скольжения с одинаковой скоростью υ. Во сколько раз различаются кинетические энергии шара и цилиндра ? (1,07)

Вариант 2

1. На маховом колесе с моментом инерции J= 0,3 кгм2 имеются шкивы с радиусами R1=30 см и R2=10 см на которые в противоположных направлениях намотаны нити, к концам которых привязаны одинаковые грузы массой m=1 кг каждый. Найти ускорения а, с которыми движутся грузы, силы натяжения Т обоих грузов.

( 1,5 м/с2 ; 0,5 м/с2 ; 8,3 Н ; 10,3 Н)

2. Найти ускорения шара, диска и обруча, скатывающихся без скольжения с наклонной плоскости под углом α=30° к горизонту.

(3,50 м/с2; 3,27 м/с2; 2,44 м/с2)

3. Колесо вращается с постоянным угловым ускорением β=3 рад/с2. Найти диаметр колеса, если через t= 1 с после начала вращения его полное ускорение составило 7,5 м/с2. (1,58 м)

Вариант 3

1. Нормальное ускорение материальной точки, движущейся по окружности радиусом R=4 м, задается уравнением an=1+6t=9t2. Найти тангенциальное уравнение aτ для материальной точки и путь, пройденный ею за первые 5 секунд движения. ( 6 м/с2 ; 85 м )

2. На шкив диаметром d=20 см, закрепленный на одной оси с маховиком моментом инерции J= 0,42 кгм2 , намотана нить, к концу которой подвешен груз массой m=1 кг. На какое расстояние L опустится груз к тому моменту, когда маховик будут вращаться со скоростью n=60 об/мин? (86,5 см)

3. На краю вращающейся платформы в виде однородного диска диаметром D=8 м и массой M=240 кг стоит человек массой m=80 кг. Во сколько раз изменится угловая скорость вращения платформы ω, если человек приблизится к центру платформы на расстояние r=2 м? Момент инерции человека рассчитывать так же, как для материальной точки. (1,43)

6.7.2. Примеры вариантов заданий к контрольной работе по теме

« Электромагнитное поле»

1.1. В вершинах ромба с диагоналями 2а и 4а помещены точечные электрические заряды q1= - q, q2 = 4q, q3 = -2q, q4 = 8q (a =10,0 см, q =1,0нКл ) . Найти напряженность электрического поля в центре ромба и работу электростатических сил при перемещении точечного заряда Q = 200 пКл из центра ромба О в бесконечно удаленную точку.

(Е = q / 4πε0а2 = 1,27 кВ/ м; ά =45˚ ; А= 3qQ / 4πε0a =54 Дж ).

1.2. Тонкое кольцо радиусом R= 50 см имеет заряд q = 100 нКл, равномерно распределенный по кольцу. Точка С лежит на прямой, перпендикулярной к плоскости кольца и проходящей через его центр О. найти разность потенциалов точек О и С электростатического поля, если длина отрезка ОС равен L= 1,0 м ________

(Δφ = q / 4πε0R ·(1 – R / √R2 + L2 ) = 1,0 кВ).

1.3. Две концентрические окружности радиусами r1 = R и r2 = 2R расположенные в вакууме, равномерно заряжены с поверхностными плотностями заряда σ1 = 2σ и σ2 = -σ, причем σ = 40 нКл/м2 . Найти объемную плотность энергии электрического поля в точке, расположенной на расстоянии r =4R от центра сфер.

(ωE = σ 2 /128ε0 = 1,4 мкДж / м3).

1.4. Электрон влетает со скоростью υ= 6·106 м/c в отверстие в нижней пластине конденсатора под углом ά =60˚ к этой пластине. Расстояние между пластинами конденсатора d = 4см, разность потенциалов между ними U = 200 В. Найти максимальное удаление h электрона от нижней пластины. Электрическое поле внутри конденсатора считать однородным, силу тяжести не учитывать.

(h=mυ2 sin2ά d /2eU =1,5 см).

2.1. По двум прямым бесконечно длинным параллельным тонким проводам, расположенным на расстоянии d = 5 см друг от друга, текут в противоположных направлениях постоянные электрические токи I1 = 6 А I2 = 8А. Найти модуль напряженности электрического поля в точке, находящейся на расстоянии r1 =3 см от первого источника и r2 =4см от второго. ___________

( Н = 1/ 2π · √ ( (I1 / r1)2+ ( (I2/ r2)2 = 45 А/м

2.2. Постоянный ток I = 6А течет по тонкому замкнутому проводнику. Радиус дуги окружности R=16 см, центральный угол, опирающийся на хорду 2φ= 90˚. Найти магнитную индукцию в точке О.

(В= μО I (π- φ + tg φ) / ( 2πR) =25 мкТл.)

2.3. Заряженная частица, обладающая скоростью υ = 4·106 м/с, влетела в однородное магнитное поле с индукцией. В= 0,73 Тл. Найти модуль удельного электрического заряда частицы, если частица в поле описала дугу окружности радиуса R=5,7 см.

| q | /m = υ/BR =9,6 · 107 Кл

2.4. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,52 Тл движется протон по винтовой линии. Найти скорость протона, если шаг винтовой линии h =22 см, а радиус R= 2,0 см.

________________________

( υ =qB/m · √ (h/2π)2 + R2 =2,0· 106 м/c )

3.1. Замкнутый контур из медной проволоки массой m =1 г имеет форму квадрата и расположен в однородном магнитном поле с индукцией В= 0,2 Тл так, что плоскость контура перпендикулярна к линиям магнитной индукции. Какой электрический заряд протечет через поперечное сечение проволоки, если контур повернуть на угол ά =60˚ вокруг одной из его сторон? Плотность меди d = 8,94 · 103 кг/ м3, удельное электрическое сопротивление меди ρ =1,68 · 10-8 Ом. м.

(| q | =m B(1-cosά ) / 16ρd =41,6мКл )

3.2. Рамка площадью S =400 см2, содержащая N =100 витков, равномерно вращается с угловой скоростью ω=8π рад/с в одномерном магнитном поле, индукция которого изменяется по закону В=В0sin ωt, где В0= 0,4 Тл. Ось вращения рамки лежит в плоскости рамки и перпендикулярна к линиям магнитной индукции. Плоскость рамки в начальный момент времени перпендикулярна к линиям магнитной индукции. Найти ЭДС электромагнитной индукции, возникающую в рамке.

(Eинд = NB0S ω cos 2ωt =40,2 cos 16πt , В)

3.3. Длинный соленоид без сердечника имеет n=20 витков на сантиметр. По обмотке сопротивлением R= 10 Ом течет постоянный ток. Найти объемную плотность энергии магнитного поля в соленоиде, если известно, что в обмотке за 1 с выделяется количество теплоты Q=40 Дж.

(ω= μ0μn2Q /2Rt =10 Дж/ м3 ).

3.4. Соленоид без сердечника длиной L = 50 см содержит N =100 витков. Площадь поперечного сечения соленоида S=12 см2. С какой скоростью изменяется сила тока в обмотке, если ЭДС самоиндукции E =6,0 В? (dI /dt = E L/ μ0μN2S=2,0 A/c)

7. План УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

Курс 2, семестр 3

7.1. Формы и график

проведения текущих и промежуточных контрольных мероприятий

(аттестаций) с указанием вклада в процент успеваемости и в ИНО

Наименование контрольного мероприятия	Порядковый номер занятия	Доля процента успеваемости	Вклад в ИНО
ПГС	Остальные
Выполнение лабораторной работы № 5 (текущее контрольное мероприятие) Коллоквиум («Электромагнитное поле») (промежуточное контрольное мероприятие) Выполнение лабораторной работы № 14 (текущее контрольное мероприятие) Выполнение лабораторной работы № 60 (текущее контрольное мероприятие) Защита домашнего задания (контрольная работа) № 1 («Колебания. Волны») (промежуточное контрольное мероприятие) Выполнение лабораторной работы № 63 (текущее контрольное мероприятие) Выполнение лабораторной работы № 68 (текущее контрольное мероприятие) Выполнение лабораторной работы № 69 (текущее контрольное мероприятие) Защита домашнего задания (контрольная работа) № 2 («Эле­менты квантовой физики и физики атома») (проме­жуточное контрольное мероприятие) Защита домашнего задания (контрольной работы) («Колебания. Волны. Оптика. Элементы квантовой физики и физики атома») Экзамен (итоговое контрольное мероприятие)	3 4 5 7 9 11 13 15 16 16	10 - 10 10 20 10 10 10 20 -	10 20 10 10 - 10 10 10 - 20	3… 5 9…15 3…15 3…5 9…15 3…5 3…5 3…5 9…15 24…40

Указания для подсчета процента успеваемости:

1. Одна лаб. раб. – 10% (допуск – 3%; выполнение – 4%; оформление отчета – 3%)

2. Одно д. з. (к. р.) – 20% (тетрадь с выполненным д. з. – 5%; защита д. з. (к. р.) – 15%)

3. Коллоквиум – 20%

7.2. План лекций

Лекция 1. Колебательные процессы. Поведение механических систем вблизи состояния устойчивого равновесия. Электромагнитные колебания. Единый подход к описанию колебаний различной природы.

Кинематика гармонических механических колебаний: смещение, амплитуда, период, частота, фаза, циклическая частота, уравнение колебаний, скорость и ускорение. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний.

Динамика гармонических механических колебаний: условие гармонических колебаний; квазиупругая сила; математический и физический маятники. Приведенная длина физического маятника.

Лекция 2. Кинетическая и потенциальная энергии гармонического осциллятора. Их изменение со временем. Полная механическая энергия гармонического осциллятора.

Представление колеблющейся величины в виде вращающегося вектора.

Сложение двух гармонических колебаний с одинаковыми частотами, совершающихся в одном направлении. Амплитуда и фаза результирующего колебания. Зависимость амплитуды результирующего колебания от амплитуд и разности фаз складывающихся колебаний. Условия усиления и максимального усиления колебаний. Условия ослабления и наибольшего ослабления колебаний.

Лекции 3,4. Механическая (упругая) волна. Механизм возникновения и условия существования упругих волн. Поперечные и продольные волны. Скорость упругих волн, ее зависимость от свойств среды. Длина волны и волновое число. Фронт волны. Плоская и сферическая волны. Уравнение плоской волны. Волновое уравнение.

Энергетические характеристики волн: объемная плотность энергии, поток энергии, плотность потока энергии, интенсивность волн. Спектральные энергетические величины.

Электромагнитная волна, условие и механизм ее возникновения. Скорость и длина электромагнитной волны в вакууме и в различных средах. Показатель преломления среды. Поперечность электромагнитной волны. Фазы колебаний Е и Н в электромагнитной волне. Взаимодействие электромагнитной волны с веществом, явления, которые имеют место при этом. Шкала электромагнитных волн. Характеристика электромагнитных волн различных интервалов длин волн. Роль видимого света в возникновении квантовой физики и теории относительности.

Лекция 5. Интерференция волн. Когерентные колебания и волны. Условия когерентности волн. Оптическая длина пути (о. д.п.) волны. Связь разности о. д.п. волн с разностью фаз колебаний, вызываемых волнами. Амплитуда результирующего колебания при интерференции двух волн. Условия максимумов и минимумов амплитуды при интерференции двух волн.

Интерференционные полосы и интерференционная картина. Вид интерференционной картины и распределение интенсивности при интерференции двух сферических волн. Ширина интерференционной полосы. Интерференционный спектр.

Способы осуществления интерференции света. Осуществление интерференции света с помощью тонкой пленки. Разность о. д.п. волн для интерференции на тонкой пленке в отраженном и в проходящем свете. «Потеря» полуволны при отражении. Условия максимумов и минимумов интерференции света на плоской пленке в отраженном и в проходящем свете.

Частные случаи интерференции света на тонкой пленке: цвета пленки, полосы равной толщины, полосы равного наклона.

Лекция 6. Стоячая волна как частный случай интерференции. Уравнение плоской стоячей волны. Амплитуда стоячей волны. Узлы и пучности стоячей волны, их координаты. Расстояния между соседними пучностями и узлами. Фазы колебаний частиц среды между соседними узлами и с разных сторон узла стоячей волны. Превращения и перенос энергии в стоячей волне.

Образование стоячей волны в сплошной ограниченной среде. Условия возникновения стоячей волны в стержне, в столбе воздуха, в натянутой струне. Собственные (нормальные, резонансные) частоты колебаний стержня, столба газа в трубе, натянутой струны.

Лекция 7. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля, объяснение дифракции на ее основе. Методы применения принципа Гюйгенса-Френеля: аналитический метод, графический метод, метод зон Френеля.

Дифракция Френеля на круглом отверстии и на круглой преграде. Прямолинейность распространения света. Переход от волновой оптики к геометрической.

Лекция 8. Дифракция Фраунгофера на одной щели, на двух щелях, на дифракционной решетке. Дифракционный спектр. Понятие о голографии и дифракции рентгеновских лучей на кристаллах.

Лекция 9. Естественный свет. Поляризованный свет. Способы получения поляризованного света. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера.

Оптическая анизотропия. Двойное лучепреломление. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей. Ход обыкновенного и необыкновенного лучей в призме Николя. Дихроизм, поляроиды.

Интенсивность поляризованного света, прошедшего через поляризующее устройство. Закон Малюса. Поляризатор и анализатор.

Искусственная анизотропия. Применение искусственной анизотропии для анализа напряженных состояний (фотоупругость).

Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Постоянная вращения оптически активного вещества (удельная оптическая активность).

Лекция 10. Тепловое излучение. Равновесность теплового излучения. Характеристики теплового излучения.

Закон Кирхгофа; функция Кирхгофа. Спектр теплового излучения абсолютно черного тела при различных температурах.

Первый и второй законы Вина для теплового излучения тел. Формула Рэлея-Джинса, ее не соответствие спектру теплового излучения.

Гипотеза Планка. Формула Планка для кванта энергии гармонического осциллятора. Формула Планка для спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела и ее соответствие опытным законам теплового излучения.

Лекция 11. Внешний фотоэлектрический эффект. Электрическая схема его наблюдения. Закон сохранения энергии при вылете электрона из металла (при фотоэффекте). Вольтамперная характеристика фототока при различных падающих потоках энергии монохроматического света и при различных частотах падающего света.

Опытные закономерности и законы внешнего фотоэффекта. Сила фототока насыщения. Задерживающее напряжение. Красная граница фотоэффекта. Безынерционность фотоэффекта.

Невозможность объяснения закономерностей и законов фотоэффекта на основе только волновых представлений о свете. Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Объяснение опытных закономерностей фотоэффекта на основе квантовых представлений о свете.

Лекция 12. Фотоны, их характеристики.

Корпускулярно-волновая природа света.

Ядерная модель атома. Ее несоответствие классической физике.

Постулаты Бора. Объяснение спектральных закономерностей излучения атомов водорода на их основе. Объяснение устойчивости атомов в квантовой физике.

Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Формула де Бойля. Корпускулярно-волновая природа частиц. Экспериментальное подтверждение волновых свойств электронов.

Лекция 13. Волновая функция. Уравнение бегущей и стоячей волн как примеры волновой функции.

Неопределенности характеристик микрочастиц. Соотношения неопределенностей.

Уравнение Шредингера. Его роль в квантовой физике. Стационарное состояние частицы. Волновая функция и уравнение Шредингера для стационарных состояний.

Свободная частица. Уравнение Шредингера и его решение для свободной частицы.

Потенциальная кривая. Потенциальная яма. Потенциальный барьер. Уравнение Шредингера и его решение для частицы в прямоугольной бесконечной потенциальной яме. Квантование волнового числа, импульса и энергии частицы.

Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора. Условие квантования энергии и его сопоставление с формулой Планка для энергии гармонического осциллятора. Прохождение частицы через потенциальный барьер (туннельный эффект).

Лекция 14. Водородоподобный атом (ион). Уравнение Шредингера для электрона в водородоподобном атоме. Квантование энергии, орбитального момента импульса, проекции орбитального момента импульса электрона на физически выделенное направление. Смысл главного, орбитального и магнитного квантовых чисел.

Распределение плотности вероятности местонахождения электрона в атоме (электронное облако). Боровский радиус. Объяснение устойчивости атомов.