Министерство образования и науки Республики Казахстан
РГП ПХВ «Евразийский национальный университет им. »
Кафедра __Техническая физика_________
(наименование кафедры)
Ректор
РГП на ПХВ «Евразийский
национальный университет
им. »
__________ Е. Сыдыков
____________ 2014 г.
Программа вступительного экзамена
в магистратуру по специальности 5В072300 – «Техническая физика»
на учебный год
Обсуждено за заседании кафедры ТФ. Протокол № 10 от «26» мая_2014 г.
Зав. кафедрой ТФ, профессор
Астана 2014
Программа вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6М072300 – «Техническая физика» составлены в соответствии с Рабочим учебным планом специальности 5В072300 – «Техническая физика» по следующим дисциплинам:
1. Физические основы механики.
2. Молекулярная физика.
3. Электричество и магнетизм.
4. Физическая оптика.
5. Методы математической физики.
6. Атомная физика и спектроскопия.
7. Ядерная физика и физика элементарных частиц.
8. Теория электромагнитного поля.
9. Квантовая механика.
10. Основы статистической физики и термодинамики.
11. Прикладная электроника.
12. Физические основы квантовой электроники.
13. Физика конденсированного состояния.
14. Прикладная физика.
Физические основы механики. Кинематические характеристики движения материальной точки. Скорость, ускорение и его составляющие. Механический принцип относительности. Преобразования Галилея. Центр масс. Уравнение движения центра масс. Уравнение динамики вращения твердого тела относительно неподвижной оси. Законы сохранения как следствие симметрии пространства и времени. Неинерциальные системы отсчета. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Примеры. Законы сохранения импульса, момента импульса, энергии материальной системы.
Молекулярная физика. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы. Максвелловское распределение молекул газа по скоростям. Характерные средние скорости молекул в газах. Распределение Больцмана. Первое начало термодинамики. Работа. Внутренняя энергия идеального газа. Теплоемкость идеальных газов. Формула Майера. Адиабатический процесс. Формула Пуассона. Политропический процесс. Работа при адиабатическом процессе. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно. Неравенство Клаузиуса. Энтропия. Физический смысл энтропии. Вероятность и энтропия. Явления переноса. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа.
Электричество и магнетизм. Фундаментальные характеристики электрического заряда. Электрическое поле в вакууме. Напряженность и потенциал поля. Электрическое поле в диэлектриках. Поляризация диэлектриков. Проводники в электрическом поле. Электрозащита. Энергия электрического поля. Плотность энергии. Постоянный электрический ток. Закон Ома в дифференциальной форме. Магнитное поле в вакууме. Магнетики, диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм. Электромагнитная индукция. Закон полного тока. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Электрический ток в металлах и полупроводниках. Электрический ток в газах. Переменный ток. Применимость законов Ома. Активное и реактивное сопротивление. Электрические колебания. Дифференциальное уравнение колебательного контура. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Вектор Умова-Пойтинга.
Физическая оптика. Законы геометрической оптики. Скорость света. Интерференция света. Дифракция света. Поляризация света. Дисперсия света. Рассеяние света. Тепловое излучение. Фотоэлектрический эффект.
Методы математической физики. Дифференциальное исчисление: анализ функции, нахождение наибольших и наименьших значений функции. Выпуклость и вогнутость графиков. Правило нахождения промежутков выпуклости и вогнутости. Определенный интеграл, его геометрический и механический смысл. Криволинейный интеграл первого рода. Основные свойства. Криволинейный интеграл второго рода. Основные свойства. Градиент поля. Производная по направлению. Теорема Гаусса-Остроградского. Дивергенция поля. Теорема Стокса. Ротация поля.
Атомная физика и спектроскопия. Волновые свойства частиц. Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля. Уровни энергии и квантовые числа электрона в атоме водорода. Спектр атома водорода. Уровни энергии и спектры атомов щелочных металлов. Спин-орбитальное взаимодействие и тонкая структура. Механический момент многоэлектронного атома. Заполнение электронных оболочек. Периодическая система химических элементов . Характеристический рентгеновский спектр. Закон Мозли. Орбитальный и собственный магнитные моменты электрона. Полный магнитный момент одноэлектронного атома. Опыты Штерна-Герлаха. Магнитный момент многоэлектронного атома. Эффект Зеемана. Строение и свойства молекул. Вращательные, колебательные и электронные спектры молекул.
Ядерная физика и физика элементарных частиц. α- распад. Основные особенности α-распада. Тонкая структура α-спектров. Бета распад. Энергетические спектры электронов при β-распаде и роль нейтрино. Энергетические соотношения при β - распаде. Виды взаимодействия. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность. Реакция под действием α-частиц. Реакции под действием протонов. Реакции под действием γ-лучей. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц. Распад ядер урана. Цепные ядерные реакции. Реакторы. Ядерная энергетика. Термоядерная реакция, ее применение.
Теория электромагнитного поля. Электрическое поле и заряды. Напряженность и потенциал электрического поля. Уравнения Лапласа и Пуассона. Закон Кулона. Теорема Гаусса. Напряженность электрического и магнитного поля. Связь электрического и магнитного полей с потенциалами A и φ. Движение заряда в скрещенных электрическом и магнитном поле. Граничные условия для электрического поля на поверхности металла и границе раздела диэлектриков. Магнитостатическое поле в вакууме. Закон Био-Савара.
Квантовая механика. Волновая функция. Уравнение Шредингера. Оператор Гамильтона. Стационарные состояния. Общий формализм квантовой механики. Операторы физических величин. Собственные функции и собственные значения. Соотношение неопределенности. Оценки простейших квантомеханических эффектов по соотношению неопределенностей. Гармонический осциллятор. Спектр и волновые функции. Движение в центральном поле. Атом водорода. Представления Шредингера и Гайзенберга. Уравнения движения для операторов. Оператор эволюции по времени. Алгебра операторов орбитального момента. Спектр собственных значений момента и его проекции. Стационарная теория возмущений.
Основы статистической физики и термодинамики. Первое начало термодинамики. Второе начало термодинамики. Энтропия и теплота. Микроканоническое распределение. Теорема Лиувилля. Статистическое распределение. Фазовое пространство. Статистические ансамбли.
Прикладная электроника. Полупроводниковые диоды, биполярные транзисторы, тиристоры, МДП-транзисторы, полевые транзисторы с управляющим переходом. Основные физические процессы в диэлектриках (поляризация, пробой, диэлектрические потери) и способы их описания. Усилители. Принципы действия усилителей. Генерирование электрических колебании. Принципы построения генераторов.Импульсные и цифровые устройства. Логические элементы. Цифровые счетчики импульсов. Сумматоры, Регистры.
Физические основы квантовой электроники. Когерентность индуцированного излучения. Критерий когерентности. Ширина линии излучения. Лоренцова форма линии. Гауссова форма. Условие увеличения энергии излучения. Инверсная населенность. Отрицательные и предельные температуры. Открытый резонатор, его добротность. Условие самовозбуждения. Анализ Фокса и Ли открытых резонаторов. Элементарная теория открытых резонаторов. Виды лазеров. Газовые (атомные) лазеры. Молекулярные лазеры. Рубиновый и неодимовый лазер. Полупроводниковые лазеры. Применение лазеров в технике и в технологии.
Физика конденсированного состояния. Элементы и преобразования точечной симметрии. Метод кристаллографического индицирования. Закон целых чисел. Ячейка Вигнера - Зейтца. Обратная решетка. Зона Бриллюэна. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Методы: Лауэ, вращение кристалла, Дебая-Шеррера. Точечные и линейные дефекты. Кристаллы инертных газов. Типы сил взаимодействия между атомами и молекулами в конденсированном состояний. Энергия связи.
Прикладная физика. Биологическое действие излучения. Дозиметрические единицы. Применение радионуклидов и излучений. Методы измерения ионизирующих излучений. Защита от ионизирующих излучений.
