Рабочая программа по дисциплине ЕН. Ф.03 Физика (стр. 3 )

Механика

Система отсчета. Траектория материальной точки. Скорость. Вычисление пройденного пути. Ускорение и его составляющие. Кинематика вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между векторами линейных и угловых скоростей и ускорений. Законы Ньютона и их физическое содержание. Масса, вес, сила, импульс силы, количество движения. Закон сохранения количества движения. Движение тела с переменной массой. Работа. Мощность. Потенциальное поле. Консервативные и неконсервативные силы. Энергия. Закон сохранения энергии. Упругий и неупругий удар шаров. Движение твердого тела. Движение центра инерции твердого тела. Момент силы. Момент инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения. Кинетическая энергия твердого тела. Работа внешних сил при вращении твердого тела. Момент количества движения. Закон сохранения момента количества движения. Свободные оси. Главные оси инерции.

Колебания и волны

Гармонические колебания. Математический маятник. Физический маятник. Энергия гармонического колебания. Затухающие колебания. Зависимость амплитуды свободных колебаний от времени. Время релаксации. Период затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания. Добротность. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания. Уравнение плоской волны. Волновое уравнение. Энергия упругой волны. Интерференция волн. Условие максимума и минимума при интерференции. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса. Стоячие волны. Уравнение стоячей волны. Координаты узлов и пучностей. Звуковые волны. Скорость распространения упругих продольных волн в газах.

Молекулярная физика и термодинамика

Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Масса и размеры молекулы. Постоянная Авогадро. Состояние системы. Внутренняя энергия системы. Основное уравнение МКТ идеального газа. Понятие температуры. Закон Авогадро. Закон Дальтона. Уравнение состояния идеального газа. Средняя квадратичная скорость движения молекул. Распределение молекул по скоростям. Экспериментальная проверка распределения Максвелла. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Опыты Перрена. Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Теплоемкость идеального газа. Адиабатический и политропический процессы. Работа, совершаемая идеальным газом при различных процессах. Отклонение газов от идеальности. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Экспериментальные изотермы. Внутренняя энергия реального газа. Обратимы и необратимые процессы. Коэффициент полезного действия тепловой машины. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия цикла Карно для идеального газа.

Электричество и магнетизм

Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность поля. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и ее применение к вычислению напряженности полей. Работа сил электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности. Вычисление потенциала по напряженности поля. Полярные и неполярные молекулы. Вектор поляризации. Поверхностная плотность поляризационных зарядов. Диполь в однородном и неоднородном электрическом поле. Электрическое смещение. Поле внутри диэлектрика. Теорема Гаусса для потока вектора смещения. Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрический эффект. Распределение зарядов на проводнике. Проводник во внешнем электрическом поле. Электроемкость. Конденсаторы. Электроемкость плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов. Соединение конденсаторов. Энергия системы зарядов. Энергия заряженного уединенного проводника. Энергия заряженного конденсатора. Сила взаимодействия между пластинами плоского конденсатора. Энергия электрического поля. Плотность энергии. Характеристики электрического тока. Электродвижущая сила. Напряжение на участке цепи. Закон Ома. Электрическое сопротивление. Электропроводность. Закон Ома в дифференциальной форме. Зависимость удельного сопротивления от температуры. Закон Джоуля-Ленца. Закон Ома для неоднородного участка цепи.. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Правила Кирхгофа. Мощность выделяемая источником. Мощность выделяемая на нагрузке. Коэффициент полезного действия источника тока. Экспериментальные доказательства электронной природы токов в металлах. Основные положения электронной теории. Закон Ома и закон Джоуля-Ленца с точки зрения электронной теории. Трудности классической электронной теории металлов. Взаимодействие токов. Магнитное поле. Сила взаимодействия проводников с током. Закон Био-Савара. Принцип суперпозиции полей. Поле прямого и кругового токов. Поле движущегося заряда. Циркуляция вектора индукции. Магнитная индукция бесконечно-длинного соленоида. Закон Ампера. Рамка с током в однородном и неоднородном магнитном поле. Сила Лоренца

87.  Движение заряженных частиц в магнитном поле.

88.  Магнитный поток. Механическая работа в магнитном поле.

89.  Закон Фарадея и правило Ленца. Электродвижущая сила индукции.

90.  Самоиндукция. Индуктивность. Индуктивность соленоида.

91.  Энергия магнитного поля. Взаимная индукция.

Описание магнитного поля в магнетиках. Магнитный момент единицы объема. Циркуляция вектора индукции. Напряженность магнитного поля. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля. Магнитная восприимчивость. Классификация магнетиков. Магнитные моменты атомов и молекул. Диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм. Свойства ферромагнетиков. Элементы квантовой электронной теории проводимости. Металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории. Вероятность нахождения электронов на различных уровнях. Функция распределения Ферми. Собственна и примесная проводимость полупроводников. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия и ток в вакууме. Контактная разность потенциалов. Колебательный контур и возникновение в нем колебаний. Дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний. Период колебаний. Собственные колебания. Уравнение затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания. Добротность. Относительное уменьшение энергии в контуре. Вынужденные колебания. Уравнение вынужденных колебаний. Явление резонанса. Получение незатухающих колебаний. Вихревое электрическое поле. Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Ток смещения. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля. Образование свободных электромагнитных волн. Волновое уравнение для электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн. Экспериментальные исследования электромагнитных волн. Энергия электромагнитного поля. Давление электромагнитного поля. Импульс и масса электромагнитного поля.

Волновая и квантовая оптика

Основные законы оптики. Принцип Ферма. Доказательство закона отражения и преломления. Принцип Гюйгенса. Полное отражение. Электромагнитная волна. Вывод волнового уравнения. Решение волнового уравнения. Фазовая скорость. Интерференция световых волн. Когерентность. Разность хода. Разность фаз. Опыт Юнга. Способы наблюдения интерференции. Интерференция световых волн. Когерентность. Линии раной толщины и равного наклона. Интерференция световых волн. Когерентность. Разность хода. Разность фаз. Опыт Юнга. Практическое применение интерференционных явлений (Интерферометр Майкельсона). Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Радиус внешней границы m – ой зоны Френеля и ее площадь. Дифракция Фраунгофера от щели. Угловая ширина центрального максимума. Дифракционная решетка и ее применение. Дифракционная решетка и ее применение. Угловая ширина центрального максимума. Основные характеристики спектральных приборов. Пространственная решетка и ее применение. Формула Вульфа-Брегга. Понятие о голографии. Поляризация света. Закон Малюса. Степень поляризации. Поляризация света. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Нормальная и аномальная дисперсии.

118.  Электронная теория дисперсии.

Преобразования Галилея. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Одновременность событий в разных системах отсчета. Релятивистское изменение длин и промежутков времени. Релятивистские законы сложения скоростей. Закон изменения массы со скоростью и взаимосвязь массы и энергии. Тепловое излучение. Различные процессы излучения. Лучеиспускательная и поглощательная способности. Абсолютно черное тело. Серое тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Формула Планка. Оптическая пирометрия. Фотоны. Основные характеристики фотонов. Процесс возникновения и поглощения фотонов. Внешний, внутренний, вентильный фотоэффект. Опыты Герца. Основные законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Давление света.

Кванто­вая физика и физика атома. Элемен­ты ядерной физики и физики

элемен­тарных частиц

Классическая модель атома и ее недостатки. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Элементарная боровская теория водородного атома (полная энергия атома, радиусы устойчивых орбит, разрешенные уровни энергии). Частота излучения (формула Бальмера). Постоянная Ридберга. Формула де Бройля. Соотношение неопределенностей. Пример: прохождение потока электронов через узкую щель шириной Dх, расположенную перпендикулярно направлению движения. Уравнение Шредингера. Свойства волновой функции. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими стенками. Спин электрона. Принцип Паули. Главное квантовое число, орбитальное квантовое число, магнитное квантовое число, спиновое квантовое число. Атом водорода по квантовомеханической теории (анализ решения уравнения Шредингера). Состав и характеристика атомного ядра. Изотопы. Изобары. Энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи. Ядерные силы и их свойства. Радиоактивное излучение (естественное и искусственное).

150.  Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Средняя продолжительность жизни радиоактивного изотопа.

Правила смещения. Состав радиоактивного излучения. Свойства a-, b - и g-излучений. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц. Ядерные реакции и их основные типы. Реакции деления ядра. Цепная реакция деления. Реакция синтеза. Энергия Солнца и звезд. Методы ускорения частиц. Собственна проводимость. Запрещенная зона. Закон действующих масс. Примесная проводимость.

Контролируется выполнение самостоятельной работы в виде тестовых заданий, коллоквиумов, письменного отчета студентов.