ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
для поступающих в магистратуру ИПНК НАН Беларуси
по специальности 1-31 80 05 Физика
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа является минимальной для подготовки и сдачи вступительного экзамена в магистратуру по специальности 1-31 80 05 Физика. Содержание программы носит комплексный, междисциплинарный характер и ориентировано на выявление у поступающих общепрофессиональных и специальных знаний и умений. Программа разработана в соответствии с образовательными стандартами I ступени высшего образования и типовыми учебными программами дисциплин, соответствующих профилю избранной специальности.
Прием в магистратуру осуществляется на конкурсной основе по результатам вступительных экзаменов по специальности.
Вступительный экзамен по специальности проводится в соответствии с данной программой, которая включает в себя перечень тем и вопросов действующих учебных программ по профилирующим дисциплинам по специальности «Физика».
Основной целью вступительного испытания является комплексная проверка уровня подготовки абитуриентов и выявление склонности поступающих к научно-исследовательской деятельности.
Задачей вступительного испытания является оценка уровня знаний по разделам: «Механика», «Молекулярная физика», «Термодинамика и статистическая физика», «Электричество и магнетизм», «Электродинамика», «Оптика», «Физика атома и атомных явлений», «Квантовая механика», «Физика ядра и элементарных частиц».
Абитуриент должен знать:
– структурную организацию материи, фундаментальные физические законы, явления и эффекты
– основные положения теоретической механики, электродинамики, квантовой механики, термодинамики;
– принципы построения и методологию современных физических исследований.
Поступающие должны уметь:
– применять теоретические фундаментальные знания для проведения собственных научных исследований;
– работать с научной и справочной литературой по физике.
Экзаменуемый должен показать высокий уровень теоретической и практической подготовки, владение специальной терминологией и методами работы с научной литературой.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
1. Законы Ньютона. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.
2. Принцип относительности Галилея и принцип относительности Эйнштейна. Инвариантность интервала между событиями.
3. Преобразование Лоренца. Относительность электрического и магнитного полей.
4. Законы сохранения энергии и импульса. Упругие и неупругие столкновения.
5. Уравнение движения материальной точки в релятивистской механике. Импульс и энергия материальной точки.
6. Закон всемирного тяготения и законы Кеплера. Движение тел в поле тяготения.
7. Закон сохранения момента импульса. Уравнение моментов. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси.
8. Течение идеальной жидкости. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли.
9. Вязкое движение жидкости. Формула Пуазейля. Число Рейнольдса, его физический смысл.
10. Упругие деформации. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона. Энергия упругой деформации.
11. Уравнение состояния идеального газа. Его интерпретация на основе молекулярно - кинетической теории. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
12. Квазистатические процессы. Первое начало термодинамики. Количество теплоты и работа. Внутренняя энергия. Энтальпия.
13. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Энтропия. Закон возрастания энтропии.
14. Статистический смысл энтропии. Энтропия идеального газа. Флуктуации.
15. Термодинамические потенциалы. Условие равновесия систем.
16. Распределения Максвелла, Больцмана.
17. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. Зависимость теплоемкости газов от температуры.
18. Фазовые переходы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Диаграммы состояний.
19. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, вязкость. Коэффициент переноса в газах.
20. Броуновское движение. Соотношение Эйнштейна.
21. Закон Кулона. Теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции для электростатического поля. Потенциал. Уравнение Пуассона.
22. Электростатическое поле в веществе. Вектор поляризации, электрическая индукция. Граничные условия.
23. Магнитное поле постоянных токов в вакууме. Основные уравнения магнитостатики в вакууме. Закон Био-Савара. Сила Ампера. Сила Лоренца.
24. Магнитное поле в веществе. Основные уравнения магнитостатики в веществе. Граничные условия.
25. Электромагнитная индукция в движущихся и неподвижных проводниках. Э. Д.С. индукции. Само - и взаимоиндукция. Теорема взаимности.
26. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Ток смещения. Материальные уравнения.
27. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга. Импульс электромагнитного поля.
28. Квазистационарные токи. Свободные и вынужденные колебания в электрических цепях. Явления резонанса. Добротность колебательного контура. Ее энергетический смысл.
29. Понятие о спектральном разложении электрических сигналов. Спектры колебаний, модулированных по амплитуде и фазе.
30. Электрические флуктуации. Дробовой и тепловой шумы. Предел чувствительности электроизмерительных приборов.
31. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Уравнение Гельмгольца.
32. Электромагнитные волны в волноводах. Критическая частота. Объемные резонаторы.
33. Понятие о плазме. Дебаевское экранирование. Плазменная частота. Диэлектрическая проницаемость плазмы.
34. Интерференция волн. Временная и пространственная когерентность. Соотношение неопределенностей.
35. Принцип Гюйгенса-Френеля. Число Френеля, его физический смысл. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Границы применимости геометрической оптики.
36. Дифракционный предел разрешения оптических и спектральных приборов. Критерий Рэлея.
37. Пространственное Фурье-преобразование в оптике. Дифракция на синусоидальных решетках. Теория Аббе формирования изображения.
38. Принципы голографии. Голограмма Габора. Голограмма с опорным наклонным пучком. Понятие об объемных голограммах.
39. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорость. Формула Рэлея. Классическая теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия.
40. Поляризация света. Угол Брюстера. Оптические явления в одноосных кристаллах.
41. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга. Показатель преломления вещества для рентгеновских лучей.
42. Квантовая природа света. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Эффект Комптона.
43. Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Опыты Джермера - Девиссона и Томсона по дифракции электронов.
44. Волновая функция, ее смысл. Операторы координаты и импульса. Средние значения физических величин. Соотношение неопределенностей для координат и импульса. Уравнение Шредингера.
45. Постулаты и принцип соответствия Бора. Энергетический спектр водородоподобных атомов. Радиус Бора. Атомная единица энергии.
46. Туннелирование частицы сквозь прямоугольный потенциальный барьер. Качественная теория альфа-распада.
47. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона, орбитальный и спиновый магнитный момент электрона.
48. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева.
49. Атом в магнитном поле. Эффект Зеемана. Ядерный магнитный резонанс.
50. Опыты Резерфорда. Протон-нейтронная структура ядра. Электрический заряд и масса ядра. Размеры ядер.
51. Энергия связи и устойчивость ядер. Стабильные и нестабильные ядра. Электрические и ядерные силы.
52. Радиоактивность и закономерности радиоактивного распада. Естественная и искусственная радиоактивность. α, β, γ - радиоактивность. Взаимодействие радиации с веществом. Проникающие свойства радиации.
53. Соотношение неопределенностей для энергии и времени. Оценка времени жизни виртуальных частиц, радиусов сильного и слабого взаимодействий.
54. Эффект Мёссбауэра.
55. Фундаментальные взаимодействия и фундаментальные частицы. Кварковая структура адронов. Понятие о Стандартной модели частиц и их взаимодействий.
56. Современные представления о гравитации и космологии.
57. Распределение Бозе-Эйнштейна. Фотонный газ. Основные законы равновесного излучения.
58. Спонтанное и вынужденное излучение. Методы создания инверсной заселенности. Принцип работы лазера.
59. Концепция фононов. Теплоемкость и теплопроводность кристаллической решетки в модели Дебая. Температура Дебая.
60. Элементы зонной теории твердого тела. Эффективная масса электронов.
61. Распределение Ферми-Дирака. Вклад электронов в теплоемкость и теплопроводность кристаллов.
62. Электропроводность полупроводников. Электроны и дырки. Акцепторы и доноры. Электронно-дырочный переход.
63. Сверхпроводимость. Магнитные свойства сверхпроводников. Эффект Мейсснера. Критическое поле и критический ток. Куперовское спаривание. Квантование магнитного потока.
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Основная литература
1. Ландау, Л. Д., Лифшиц, теоретической физики: В 10 т.: т. 3: Электростатика. / , – М.: Физматлит, 2002.
2. Ботаки, А. А., Ульянов, В. Л., Ларионов, В. В., Поздеева, физики: учебное пособие. / и др.– Томск: Изд-во ТПУ, 2005.
3. Сивухин, Д. В Общий курс физики: учебное пособие. Т.1-5. / М.: Физматлит, – 2002-2005.
4. Детлаф, А. А., Яворский, физики. / , .– М.: Высш. шк., 2002.
5. Иродов . Основные законы. 9- е изд. / . – М.: БИНОМ. Лаборатория Знаний, 2007.
6. Никитин, моделирование физических процессов / , , – М.: Бином, 2011.
8. Иванов, в квантовую физику систем из многих частиц / – М.: МФТИ, 1993.
9. Копаков, ядерной физики / . – М.: Просвещение. 1969, 400 с.
10. Кужир, ядерная физика / – Минск. УП. Технопринт, 2003.112 с.
11. Окунь, элементарных частиц / . – М.: Наука. 1988,
12. Шмутцер, Э. Теория относительности (Современное представление) / Э. Шмутцер, – М.:Мир.1981.
13. Саржевский, ./ . Минск.: Университетское, – 1984, т.1; 1986, т.2.
Дополнительная литература
1. Архангельский, общей физики. Механика./ . – М.: Просвещение 1975.
2. Боровский, Г. А., Общая физика: Курс лекций с компьютерной поддержкой: в 2 т. / , . – М.: МФТИ, 2001.
3. Шрёдер, Г. Техническая оптика / Г. Шрёдер, Х. Трайбер. – М.: Техносфера, 2006.
4. Бутиков, Е. И. Оптика. / . – М.: Наука, 1986.
5. Иродов, по общей физике./ . – М., 1998.
6. Калашников, физики: упражнения и задачи / . – М.: Высш. Школа, 2004.
7. Леденев, : в 5 кн./ . – М.: Бином, 2005.
8. Суханов, по квантовой физике / . – М.: Мир, 1991.
9. Трофимова, физики / . – М.: Мир, 1990.
10. Китель, Ч. Элементарная физика твердого тела / Ч. Китель. – М.: Наука, 1965.
