1. УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ – Syllabus
1.1 Данные о преподавателях: , к. т.н., доцент, Преподаватели, ведущие занятия: , к. т.н., доцент,
Контактная информация: , ГУК 911
Время пребывания на кафедре - по расписанию
1.2 Данные о дисциплине:
Название: Физика 2. Магнетизм, оптика, наноструктуры, атомная и ядерная физика.
Количество кредитов: 3
Место проведения: аудитории ГУК.
Таблица 1
Академических часов в неделю | Форма контроля | ||||||||
Курс | Семестр | Кредиты | Лекции | Лаб. занятия | Практ. зан. | СРС | СРСП | Всего | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1(2) | 2(3) | 3 | 1 | 2 | – | 3 | 3 | 9 | Э. Т |
1.7. Пререквизиты: Высшая математика. Физика 1.
1.4. Постреквизиты: профессиональные и специальные дисциплины
1.5. Краткое описание дисциплины
Общий курс «физика 2» является основой теоретической подготовки и подготовки к инженерно-технической деятельности выпускников высшей технической школы.
Общий курс «физика 2» представляет собой ядро физических знаний, необходимых инженеру, действующему в мире физических закономерностей, и включает разделы: магнитное поле, физика колебаний и волн, оптика, основы квантовой физики, физика атома и атомного ядра.
Физика опирается на дисциплину высшая математика, т. к. физические законы наиболее точно выражаются с помощью математических операторов.
Цели и задачи дисциплины
Сформировать у студентов современное физическое и научное мировоззрение. Сформировать у студентов знания и умения использования фундаментальных законов, теорий классической и современной физики, а также навыки проведения физического исследования как основы будущей профессиональной деятельности.
Специальные задачи
Раскрыть сущность основных представлений, законов, теорий классической и современной физики в их внутренней взаимосвязи и целостности. Для инженера важна не столько широта круга физических явлений, сколько иерархия физических законов и понятий, границ их применимости, усвоение которой позволяет эффективно использовать их в конкретных ситуациях.
Сформировать умения и навыки проведения экспериментальных исследований на современной измерительной аппаратуре и обработки их результатов.
Единство всех разделов общего курса физики приводит к тому, чтобы содержание материала и логика изложения курса должны быть подчинены перечисленным целям и задачам. В процессе обучения следует показывать, что разрешение внутренних противоречий в процессе развития физики всегда основывалось на поиске нетрадиционных решений.
1.6. Перечень и виды заданий и график их выполнения:
Таблица 2
Виды заданий и сроки их выполнения
Виды контроля | Вид работы | Тема работы | Ссылки на рекомендуемую литературу с указанием страниц | Сроки сдачи недели |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Лабораторная работа | Определение горизон тальной составляю щей магнитного поля Земли. | Осн. литература. 12 [39-41] | 2 | |
Лабораторная работа | Определение удельного заряда электрона. | Осн. литература. 12 [39-41] | 3 | |
Текущий контроль | Лабораторная работа | Изучение центрированных оптических систем. | Осн. литература. 11 [4-11] | 4 |
СРС | Домашнее задание №1 | Осн. 7 | 2 | |
Лабораторная работа | Изучение устройства и принципа работы фотометра. | Основная литература. 11 [12-19] | 5 | |
СРС | Домашнее задание №2 | Осн. 7 | 4 | |
Лабораторная работа | Изучение интерференции света. | Осн. литература. 11[19-25] | 6 | |
СРС | Домашнее задание №7 | Осн. 7 | 6 | |
Лабораторная работа | Изучение дифракции Фраунгофера от N щелей. | Основная литература. 11[26-32]. | 7 | |
Лабораторная работа | Изучение поляризованного света. | Основная литература 11[32-39]. | 9 | |
СРС | Домашнее задание №4 | Осн. 7 | 10 | |
Лабораторная работа | Изучение внешнего фотоэффекта. | Осн. литература. 11[40-47]. | 11 | |
СРС | Домашнее задание №5 | Осн. 7 | 12 | |
Лабораторная работа | Изучение теплового излучения. | Осн. литература. 11[53-59]. | 14 | |
Рубежный контроль | Тестирование 1 | Тема: магнетизм, оптика. | Основная 1, 2, 3. Конспект лекций | 8 |
Тестирование 2 | Тема: тепловое излучение, атомная и ядерная физика | Основная 3, 4. Конспект лекций | 15 | |
Другие виды контроля | Контрольная работа 1 | Темы: магнетизм, фотометрия, геометрическая и волновая оптика. | Основная 1, 2, 3. Конспект лекций | 5 |
Контрольная работа 2 | Темы: тепловое излучение, квантовая теория, физика атома. | Основная 3, 4. Конспект лекций | 17 | |
Итоговый контроль | Экзамен | Согласно тематическому плану курса | Основная 1, 2, 3, 4 Конспект лекций | 17 |
1.7. Список литературы
Список основной литературы
1. Электричество и магнетизм. – М: Высшая школа
2. Курс общей физики: Электричество и магнетизм, т.2. М. Наука, 1998г.
3. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов: В 5 кн.: Кн. 4: Волны; Оптика – 256 с. М: Астрель /АСТ, 2002г.
4. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов: В 5 кн.: Кн. 5: Квантовая оптика; Атомная физика; Физика твердого тела; Физика атомного ядра и элементарных частиц – 368 с. М: Астрель /АСТ, 2002г.
5. Краткий курс физики: Уч. пособие для вузов, М: Наука, 2002г.
6. , Сборник задач по курсу физики с решениями: Учебное пособие для вузов. Изд. 2– е, испр./ 3- е - 591 с. М: ВШ, 2002г.
7. Семестровые задания по курсу общей физики. 2003г.
8. Общий курс физики. – М.: Наука, 1977– 1986, т. 1– 5.
9. Оптика, атомная и ядерная физика. Учебное пособие. Алматы, 2002г.
10. Сборн. задач по общему курсу физики, М.: ВШ, 2002г.
11. , и др. Оптика и атомная физика. Лабораторный практикум. 1997г.
12. Электричество и электромагнетизм. Электронный учебник. Алматы 2004.
Список дополнительной литературы
12. ешение задач по физике. – М.: Высшая школа, 1986.
13. Фундаментальный курс физики. Т.1, Корпускулярная физика. М.: Изд. «Агар», 1996.
14. Фундаментальный курс физики Т. 3 Квантовая физика М: Агар, 1999.
15. Задачи по общей физике М: Наука, 1999.
16. Физика: 500 основных законов и формул: Справочник для студентов вузов. Изд. 7– е – 67 с. М: Высшая Школа, 1999г.
17. Введение в физику ядра и частиц: Уч. пособие для вузов – 384 с. М: Едиториал УРСС, 2002г.
18. Оптика и атомная физика: Законы, проблемы, задачи: Учебное пособие для втузов – 288 с. М: Высшая Школа, 1999г.
19. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. – Пер. с англ. Москва, «Мир», 2002, с. 292.
20. Нанотехнологии в электронике. - Сб. статей. Москва, Техносфера. 2005, с. 446.
21. адачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981.
1.8. Контроль и оценка знаний
Таблица 7
Распределение рейтинговых процентов по видам контроля
Вид итогового контроля | Виды контроля | Проценты |
Экзамен | Итоговый контроль | 100 |
Рубежный контроль | 100 | |
Текущий контроль | 100 |
Календарный график сдачи видов контроля по дисциплине «Физика»
Таблица 4
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Недельное кол-во контроля | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 |
Вид контроля | Л | СР | Л | СР | Л, К | Л СР | Л | РК | Л СР | СР | Л СР | Л СР | К | Л СР | РК |
Виды контроля: Л – лабораторная работа, К – контрольная, СР – самостоятельная работа, РК – рубежный контроль. |
Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 5).
Таблица 5
Оценка знаний студентов
Оценка | Буквенный эквивалент | Рейтинговый балл (в процентах %) | В баллах |
Отлично | А | 95– 100 | 4 |
А– | 90– 94 | 3,67 | |
Хорошо | В+ | 85– 89 | 3,33 |
В | 80– 84 | 3,0 | |
В– | 75– 79 | 2,63 | |
Удовлетворительно | С+ | 70– 74 | 2,33 |
С | 65– 69 | 2,0 | |
С– | 60– 64 | 1,63 | |
D+ | 55– 59 | 1,33 | |
D | 50– 54 | 1,0 | |
Неудовлетворительно | F | 0– 49 | 0 |
Перечень вопросов для проведения контроля по модулям и промежуточной аттестации
Вопросы для промежуточного контроля по первому модулю:
Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био – Савара - Лапласа. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Эффект Холла. Сила Ампера. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующий на рамку. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явления взаимной индукции и самоиндукции. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Магнитная энергия тока. Плотность энергии магнитного поля. Система уравнений Максвелла. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Плотность потока электромагнитной энергии. Вектор Умова-Пойнтинга. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения света. Закон преломления света. Явление полного отражения. Закон прямолинейного распространения света. Линзы. Зеркала. Фотометрия. Интерференция световых волн. Временная и пространственная когерентность. Интерферометры. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной щели и на многих щелях. Распространение света в веществе. Дисперсия света. Поглощение света. Поляризация света. Способы получения поляризованного света. Свет поляризованный и неполяризованный. Закон Малюса. Закон Ламберта. Угол Брюстера. Двойное лучепреломление.Вопросы для промежуточного контроля по второму модулю:
Лучеиспуcкательная и поглощательная способности. Функция Кирхгофа. Закон Стефана - Больцмана. Формула Релея - Джинса. Квантовая гипотеза и формула Планка. Законы Вина. Ультрафиолетовая катастрофа. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов. Волна де Бройля. Опыты Франка и Герца. Фотоэффект. Эффект Комптона. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей. Волновые свойства микрочастиц. Волновая функция и её статистический смысл. Объекты изучения физики низкоразмерных систем. Область применения нанотехнологий. Временное и стационарное уравнения Шредингера. Частица в одномерной прямоугольной яме. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Уравнение Шредингера для атома водорода. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Ширина уровней. Пространственное квантование. Структура электронных уровней в сложных атомах. Принцип Паули. Молекула водорода. Ионная и ковалентная связи. Электронные термы двухатомной молекулы. Строение атомных ядер. Ядерные силы. Обменный характер ядерных сил. Модели ядра. Закономерности и происхождение альфа - бета - и гамма-излучения, их взаимодействие с веществом. Ядерные реакции. Элементарные частицы. Лептоны, адроны. Кварки.Вопросы для промежуточной аттестации:
Закон Био – Савара - Лапласа. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Свойства электромагнитных волн. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения света. Закон преломления света. Фотометрия. Свойства световых волн. Волновой пакет. Групповая и фазовая скорость. Интерференция световых волн. Дифракция света. Поляризация света. Закон Малюса. Закон Ламберта. Угол Брюстера. Тепловое излучение. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов. Волна де Бройля. Опыты Франка и Герца. Фотоэффект. Эффект Комптона. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия. Соотношение неопределенностей. Волновые свойства микрочастиц. Волновая функция и её статистический смысл. Временное и стационарное уравнения Шредингера. Объекты изучения физики низкоразмерных систем. Структура электронных уровней в сложных атомах. Принцип Паули. Строение атомных ядер. Ядерные силы. Элементарные частицы. Лептоны, адроны. Кварки.содержание Активного раздаточного материала
Тематический план курса
Наименование темы | Количество академических часов | |||
Лекции | Лабор. | СРСП | СРС | |
1. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Сила Лоренца. Сила Ампера. Эффект Холла. Теорема Гаусса для магнитного поля. Момент сил, действующий на рамку. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. | 1 | 2 | 3 | 3 |
2. Виды магнетиков. Магнитный гистерезис. Температура Кюри. Граничные условия на границе двух сред. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. | 2 | - | 3 | 3 |
3. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явления взаимной индукции и самоиндукции. Индуктивность длинного соленоида. Коэффициент взаимной индукции. Магнитная энергия тока. Плотность энергии магнитного поля. | 2 | 2 | 3 | 3 |
4. Уравнения Максвелла. Фарадеевская и максвелловская трактовка явления электромагнитной индукции. Ток смещения. Система уравнений Максвелла. Колебательный контур. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс. Переменный электрический ток. | 2 | - | 3 | 3 |
5. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Свойства электромагнитных волн. Плотность потока электромагнитной энергии. Вектор Умова-Пойнтинга. Излучение диполя. Закон прямолинейного распространения света. | 2 | - | 3 | 3 |
6. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения и преломления. Явление полного отражения. Оптические приборы. Фотометрия. | 2 | 6 | 3 | 3 |
7. Свойства световых волн. Волновой пакет. Групповая скорость. Интерференция световых волн. Временная и пространственная когерентность. Интерферометры. | 2 | 4 | 3 | 3 |
8. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной щели и на многих щелях. Спектральное разложение. Голография | 2 | 4 | 3 | 3 |
9. Электромагнитные волны в веществе. Распространение света в веществе. Дисперсия света. Поглощение света. | 2 | 2 | 3 | 3 |
10. Поляризация света. Способы получения поляризованного света. Свет поляризованный и неполяризованный. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. | 2 | 4 | 3 | 3 |
11. Тепловое излучение. Проблемы излучения абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов. Опыты Франка и Герца. Фотоэффект. Эффект Комптона. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия. | 2 | 4 | 3 | 3 |
12. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей. Волновые свойства микрочастиц и соотношение неопределенностей. Статистический смысл волновой функции. Временное и стационарное уравнения Шредингера. Частица в одномерной прямоугольной яме. Прохождение частицы через потенциальный барьер. | 2 | 2 | 3 | 3 |
13. Физика низкоразмерных систем – фундаментальная основа нанотехнологий. Объекты изучения физики низкоразмерных систем. Область применения нанотехнологий. | 2 | - | 3 | 3 |
14. Атом и молекула водорода в квантовой теории. Уравнение Шредингера для атома водорода. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Ширина уровней. Пространственное квантование. Структура электронных уровней в сложных атомах. Принцип Паули. Молекула водорода. Ионная и ковалентная связи. Электронные термы двухатомной молекулы. | 3 | - | 3 | 3 |
15. Атомное ядро. Строение атомных ядер. Ядерные силы. Обменный характер ядерных сил. Модели ядра. Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакции ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Реакция синтеза. Проблема источников энергии. Ядерные реакции. | 1 | - | 3 | 3 |
Всего часов | 15 | 30 | 45 | 45 |
