Рабочая программа (стр. 2 )

Работа сил электростатического поля. Потенциал. Разность потенциалов. Связь напряженности и потенциала. Циркуляция и ротор напряженности. Уравнения Пуассона и Лапласа.

2.20. Электростатика в веществе. Полярные и неполярные молекулы. Диполь в однородном и неоднородном электрических полях. Поляризации диэлектриков. Поле внутри диэлектрика. Свободные и связанные заряды. Вектор поляризации. Дивергенция вектора поляризации.

2.21. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Условия на границе двух диэлектриков.

2.22. Проводники в электростатическом поле.

Проводник в электрическом поле собственных зарядов. Условие равновесного распределения зарядов в проводнике. Граничные условия для напряженности и потенциала. Проводник во внешнем электрическом поле. Электроемкость уединенного проводника.

2.23. Взаимная электроемкость. Конденсаторы. Вывод формул электроемкости для плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов. Соединение конденсаторов.

Энергия электрического поля. Энергия поля проводника и конденсатора. Объемная плотность энергии.

2.24. Электрический ток.

Электрический ток. Характеристики электрического тока. Стационарный ток. Поле стационарного тока. Уравнение непрерывности. Условие стационарности. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме.

2.25. Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгофа. Примеры расчета разветвленных цепей.

Магнитостатика в вакууме и в веществе

2.26. Магнитостатика в вакууме.

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового тока.

2.27. Магнитное поле движущегося заряда. Сила Ампера. Работа при перемещении тока в магнитном поле. Сила Лоренца.

2.28. Закон полного тока в интегральной и дифференциальной форме. Непотенциальный характер магнитного поля. Магнитный поток и дивергенция вектора магнитной индукции. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля. Примеры расчета полей с использованием закона полного тока.

2.29. Магнитостатика в веществе.

Намагничивание магнетика. Молекулярные токи. Условия на границе раздела двух магнетиков. Виды магнетиков. Природа диамагнетизма.

Явление электромагнитной индукции

2.30. Электромагнитная индукция. ЭДС индукции. Правило Ленца. Самоиндукция. Токи Фуко. Ток при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность. Взаимная индукция.

2.31. Взаимная индукция. Энергия магнитного поля электрического тока.

Уравнения Максвелла

2.32. Максвелловская интерпретация явления электромагнитной индукции. Первое уравнение Максвелла. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла. Электромагнитное поле. Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля.

2.33.Принцип относительности в электродинамике. Уравнения Максвелла–Лоренца.

2.34. Векторный и скалярный потенциалы электромагнитного поля. Калибровочные преобразования. Условие Лоренца. Кулоновская калибровка. Уравнение Даламбера для электромагнитного поля.

III семестр

Лекции –68 часов.

Практические занятия – 34 часа.

Лабораторные занятия – 17 часов.

Физика колебаний и волн

Лекции –16 часов.

Практические занятия – 10 часов.

2.35. Гармонический и ангармонический осциллятор.

Колебания, типы колебаний. Гармонические колебания и их характеристики. Свободные и вынужденные колебания. Динамика гармонических колебаний. Колебания тела, закрепленного на упругой пружине. Математический маятник. Физический маятник.

2.36. Ангармонический осциллятор. Принцип суперпозиции колебаний и границы его применимости. Сложение колебаний, направленных по одной прямой. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

2.37. Затухающие колебания. Вынужденные колебания под действием гармонической силы. Резонанс.

2.38. Свободные колебания систем с числом степеней свободы более одной. Осцилляторы с двумя степенями свободы. Нормальные моды колебаний.

2.39. Электромагнитные процессы в колебательном контуре с током.

Свободные незатухающие колебания. Затухающие колебания. Резонанс в последовательном контуре. Вынужденные электрические колебания. Добротность контура.

2.40. Волновые процессы

Распространение волны в упругой среде. Волны продольные и поперечные. Кинематические уравнения плоской и сферической монохроматической волн. Скорость монохроматической волны. Энергия волны в упругой среде.

2.41. Стоячие волны

Интерференция волн. Образование стоячих волн. Стоячие волны в струне. Стоячие волны как нормальные моды колебаний. Дисперсионные соотношения. Интерференция и дифракция волн.

2.42. Электромагнитные волны

Электромагнитные волны. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Плоская электромагнитная волна. Энергия электромагнитной волны. Вектор Пойтинга. Изучение диполя.

Оптика

Лекции – 18 часов

2.43. Отражение и преломление света. Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков. Полное внутреннее отражение. Геометрическая оптика. Оптическая система. Оптическое изображение. Центрированная оптическая система.

2.44. Интерференция света

Волновая оптика. Ее цели и задачи. Интерференция света. Оптическая разность хода. Условия максимумов и минимумов. Проблема когерентности.

2.45. Интерференция света при отражении от пластинок (плоскопараллельная пластинка, пластинка переменной толщины, кольца Ньютона).Просветление оптики. Многолучевая интерференция. Интерферометр Фабри–Перо.

2.46. Дифракция света (4 часа)

Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера.

2.47. Дифракционная решетка.

Условия главных максимумов. Угловая дисперсия. Линейная дисперсия. Разрешающая сила оптического прибора. Дифракция рентгеновских лучей. Двумерная и трехмерная решетки.

2.48. Голография.

Принцип голографии. Метод получения голограмм на тонкослойной эмульсии.

2.49. Поляризация света.

Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Законы Малюса. Поляризация при отражении и преломлении. Поляризация при двойном лучепреломлении. Прохождение плоско поляризованного света через кристаллическую пластинку.

2.50. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

Дисперсия света. Групповая скорость. Элементарная теория дисперсии. Поглощение света.

Рассеяние света. Эффект Вавилова–Черенкова.

2.51. Элементы Фурье–оптики.

Квантовая оптика

Лекции – 4 часа.

Практические занятия – 4 часа.

2.52. Тепловое излучение.

Закон Кирхгофа. Равновесная плотность энергии излучения. Законы Стефана–Больцмана и Вина. Формула Рэлея–Джинса. Гипотеза Планка. Формула Планка.

2.53. Фотоны.

Фотоэффект. Формула Эйнштейна. Масса и импульс фотона. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм света.

Атомная и ядерная физика

Лекции – 30 часов.

2.54. Корпускулярно - волновой дуализм в микромире.

Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Принцип неопределенности. Границы применимости классической механики.

2.55. Волновая функция. Ее статистический смысл. Уравнение Шредингера. Квантовые уравнения движения.

2.56. Теория атома Резерфорда-Бора.

2.57. Стационарные задачи квантовой механики.

Микрочастица в потенциальной яме. Особенности взаимодействия частицы с потенциальным барьером. Туннельный эффект. Квантовый гармонический осциллятор.

2.58. Операторы физических величин. Линейные операторы. Собственные функции и собственные значения операторов. Операторы и допускаемые значения физических величин. Оператор Гамильтона. Вычисление средних значений физических величин.

2.59. Законы сохранения физических величин в квантовой механике. Четкость, закон сохранения четкости.

2.60. Атом водорода и водородоподобные системы.

Свойства оператора момента импульса частицы и его проекций. Собственные значения и собственные функции оператора момента импульса и его проекций. Движение частицы в центрально симметричном поле.

2.61. Квантово - механическая модель атома водорода.

Орбитальный магнитный момент электрона.

Спектральные закономерности атома водорода. Спин электрона.

2.62. Квантовая механика системы микрочастиц.

Тождественность микрочастиц. Принцип Паули. Симметричные и антисимметричные волновые функции. Магнетизм частиц. Бозоны и фермионы. Обменные взаимодействия.

2.63. Строение атома. Распределение электронов по энергетическим уровням атома. Периодическая система элементов . Правила Хунда.

2.64. Мультиплетность спектров. Спин–орбитальное взаимодействие. Результирующий механический момент многоэлектронного атома. Магнитный момент атома.

2.65. Двухатомная молекула. Ионная и ковалентная связь. Молекула водорода. Обменный интеграл.

2.66. Молекулярные спектры.

Вращательные полосы. Колебательно–вращательные полосы.

2.67. Вынужденное излучение. Принципы работы лазеров. Инверсная населенность. Накачка. Трех и четырех– уровневые схемы лазеров.

2.68. Атомное ядро.

Состав атомного ядра. Масса и энергия связи. Капельная модель ядра. Оболочечная модель ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Термоядерные реакции. Элементарные частицы.

IV семестр

Лекции – 51 час.

Практические занятия – 34 часа.

Лабораторные занятия – 17 часов.

Молекулярная физика и термодинамика

Статистическая физика

Классическая и квантовая статистики

Лекции – 18 часов.

2.69. Динамические и статистические закономерности в физике.

Основные положения молекулярно- кинетической теории строения вещества, их опытное обоснование. Агрегатные состояния вещества, их молекулярно–кинетическая интерпретация. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Основное уравнение молекулярно–кинетической теории строения газов. Макроскопический смысл температуры.

2.70. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Степень свободы движения молекулы. Внутренняя энергия идеального газа. Средняя длина свободного пробега молекул.

2.71. Классические статистики. Закон Максвелла распределения молекул газа по скоростям. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

2.72. Микро - и макросостояния системы. Фазовое пространство. Элемент фазового объема. Функция статистического распределения. Теорема Лиувилля. Свойства функции статистического распределения. Энтропия в статистической физике. Порядок и беспорядок в природе.