Физика Методические указания к выполнению контрольной работы № 2 (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

53 Ф503

ФИЗИКА

Методические  указания

к выполнению контрольной работы № 2

НОВОСИБИРСК

2007

       Составители:        ,

                               ,

                               ,

       Рецензент:                

       Работа подготовлена на кафедре общей физики

©	Новосибирский государственный технический университет, 2007

       Во втором семестре студенты-заочники изучают следующие разделы физики: электромагнетизм, механические колебания, электромагнитные колебания и волны, волновая оптика, квантовая оптика, элементы квантовой механики.

Форма работы студентов.
Систематическая самостоятельная работа с учебными пособиями, конспектами лекций, задачниками. Посещение и конспектирование установочных и обзорных лекций, посещение консультаций. Выполнение лабораторных работ (во время экзаменационной сессии). Выполнение контрольных работ (одна за семестр). Вариант контрольной работы определяется последней цифрой шифра студента, а номера задач – по таблице вариантов.

Форма контроля работы студента.
Получение зачета за выполнение лабораторных работ. Защита контрольной работы (в межсессионный период и во время сессии). Сдача экзамена.

3.  Вопросы, выносимые на экзамен по разделу «Электромагнетизм»

Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Силовые линии магнитного поля. Сила Лоренца. Закон Ампера. Закон  Био-Савара-Лапласа для элемента тока. Магнитное поле прямолинейного и кругового тока. Магнитное поле соленоида. Магнитный поток. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность. Взаимная индукция. Энергия магнитного поля.

4.  Вопросы, выносимые на экзамен по разделам

«Механические колебания», «Электромагнитные колебания и волны»

Гармонические колебания. Основные характеристики колебательного движения. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Сложение гармонических колебаний одного направления. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Вынужденные механические колебания. Условия резонанса. Электрический колебательный контур. Дифференциальное уравнения затухающих электромагнитных колебаний и его решение. Продольные и поперечные волны. Уравнение плоской волны. Стоячие волны. Координаты узлов и пучностей стоячей волны. Электромагнитные волны. Основные свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга.

5.  Вопросы, выносимые на экзамен по разделам

«Волновая оптика»

Интерференция света. Расчет интерференционной  картины от двух когерентных источников. Интерференция света в тонких пленках. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Дифракционная решетка. Разрешающая способность решетки. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Закон Малюса.

6.  Вопросы, выносимые на экзамен по разделам

«Квантовая оптика», «Элементы квантовой механики»

Тепловое излучение. Испускательная и поглощательная способность. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Распределение энергии в спектре испускания абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. Внешний фотоэффект и его законы. Корпускулярно-волнового дуализм. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Волновая функция и её статистический смысл. Уравнение Шредингера. Движение свободной частицы. Решение уравнения Шредингера для движения свободной частицы. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной «яме». Квантовый гармонический осциллятор. Атом водорода. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Атомное ядро. Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

7.  Список рекомендуемой литературы

Савельев общей физики. Книга 2. Электричество и магнетизм. – М.: Наука, 2003. Савельев общей физики. Книга 4. Волны. Оптика. – М.: Наука, 2004. Савельев общей физики. Книга 5. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра. – М.: Наука, 2004. , Яворский физики. – М.: Высшая школа, 2002. Трофимова физики. – М.: Высшая школа, 2003. Иродов .  – М.: Высшая школа, 2002. Иродов процессы.  – М.: Высшая школа, 2002. Иродов физика.  – М.: Высшая школа, 2002. Давыдков общей физики для студентов ИДО. Ч.2: Электростатика. Магнетизм. Колебания и волны. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. Давыдков общей физики для студентов ИДО. Ч.3: Волновая оптика. Квантовая механика. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003.

8. Основные определения и формулы

8.1. Магнитное поле

Индукция магнитного поля, создаваемого элементом проводника dl  с током равна

       ,

где Гн/м – магнитная постоянная, r радиус-вектор, проведенный от элемента проводника в точку, в которой определяется индукция магнитного поля . Вектор перпендикулярен плоскости, в которой лежат векторы dl и r, направлен таким образом, чтобы из его конца кратчайшее вращение вектора dl до совмещения с вектором r казалось происходящим против часовой стрелки (тоже что и правило буравчика).

Принцип суперпозиции.

Магнитного индукция в любой точке поля проводника равна векторной сумме индукций элементарных полей, создаваемых всеми участками проводника

       

при уменьшении до dl сумма по i переходит в интеграл по контуру Г (проводнику) с током

Для однородной изотропной среды магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением

       

где - относительная магнитная проницаемость среды.

Таблица 9.1. Индукция (Тл) и напряженность (А/м) магнитного поля

Система	Рисунок	Индукция (Тл) и напряженность (А/м) магнитного поля
Прямолинейный проводник с током
Бесконечный прямолинейный проводник с током
Прямоугольный виток с током
Круговой виток с током а) магнитное поле на оси витка; б) магнитное поле в центре витка;		а) б)
Соленоид
Тороид

Примечание.