Молекулярная физика и термодинамика
Физические основы молекулярной физики. Статистический и термодинамический методы исследования систем многих частиц. Микроскопические и макроскопические параметры. Вероятность и флуктуация. Функция распределения.
Физические основы молекулярной физики. Постулаты молекулярно-кинетической теории. Термодинамические параметры состояния системы: объем, давление, температура. Равновесные состояния системы и процессы. Идеальный газ.
Физические основы молекулярной физики. Опыт Штерна. Распределение Максвелла. Средняя, наивероятнейшая и среднеквадратическая скорости. Распределение молекул идеального газа по энергиям теплового движения Средняя кинетическая энергия. Статистический смысл температуры Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.
Физические основы молекулярной физики. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа для давления Газовые законы как следствие молекулярно-кинетической теории.
Физические основы молекулярной физики. Идеальный газ в поле тяготения. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле. Опыты Перрена
Физические основы молекулярной физики. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа.
Основные законы и представления термодинамики.
Основные законы и представления термодинамики. Обратимые и необратимые процессы, круговые и некруговые процессы Работа газа при его расширении.
Основные законы и представления термодинамики. Количество теплоты. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости идеального газа от процесса.
Основные законы и представления термодинамики. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу в идеальном газе. Уравнения Пуассона.
Основные законы и представления термодинамики.. Необратимость и направленность самопроизвольных процессов в замкнутых системах. Термодинамическая вероятность макросостояния (статистический вес). Энтропия. Связь энтропии и информации. Расчет изменения энтропии с помощью интеграла приведенных теплот.
Основные законы и представления термодинамики. Второе начало термодинамики. Различные формулировки второго начала термодинамики.
Основные законы и представления термодинамики. Цикл Карно. КПД идеальной тепловой машины. Независимость КПД обратимого цикла Карно от природы рабочего тела. Максимальный КПД тепловой машины.
Электрическое поле. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения электрического заряда Закон Кулона. Классическая электродинамика. Идея близкодействия. Границы применимости классической электродинамики.
Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции. Расчет электрических полей из принципа суперпозиции: поле заряженных кольца.
Электростатическое поле. Работа сил электростатического поля. Потенциальный характер электростатического поля. Потенциал. Циркуляция вектора напряженности. Напряженность электростатического поля как градиент потенциала.
Электростатическое поле. Напряженность поля в веществе. Относительная диэлектрическая проницаемость среды. Эмпирическая классификация веществ по их диэлектрическим свойствам (проводники и диэлектрики).
Электростатическое поле в веществе. Электризация проводников. Поле внутри проводника и у его поверхности.
Электростатическое поле в веществе. Полярные и неполярные диэлектрики. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Индукция электрического поля.
Электростатическое поле в веществе. Объемная плотность энергии.
Стационарный электрический ток. Постоянный электрический ток, его характеристики. Условия существования постоянного электрического тока. Закон Ома для однородного участка цепи.
Стационарный электрический ток. Сторонние силы в электрической цепи. Источники тока. Электродвижущая сила. Напряжение на однородном участке цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
Магнитное поле. Опыт Эрстеда. Опыт Ампера. Магнитное взаимодействие токов. Релятивиская интерпретация магнитного взаимодействия.
Магнитное поле. Опыт Эрстеда. Опыт Ампера. Сила Ампера.
Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Принцип суперпозиции. Силовые линии магнитного поля. Теорема Гаусса для вектора индукции магнитного поля.
Магнитное поле. Магнитное поле элемента тока. Закон Био-Савара-Лапласа. Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчету магнитных полей, созданных кольцевым током и током, текущим по прямолинейному отрезку проводника.
Магнитное поле. Контур с током в однородном магнитном поле. Магнитный момент контура с током.
Магнитное поле. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. Поток вектора индукции магнитного поля Энергия контура с током в магнитном поле.
Магнитное поле. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Эффект Холла.
Магнитное поле в веществе. Эмпирическая классификация магнетиков по их свойствам: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.0рбитальный диамагнетизм. Парамагнетизм.
Магнитное поле в веществе. Спиновая природа ферромагнетизма. Домены Гистерезис. Точка Кюри. Антиферромагнетики. Ферриты
Электромагнетизм. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции и его вывод из закона сохранения энергии. Правило Ленца.
Электромагнетизм. Возникновение ЭДС индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле, в рамке, равномерно вращающейся в однородном магнитном поле.
Электромагнетизм. Самоиндукция.
Электромагнетизм. Индуктивность контура и соленоида.
Электромагнетизм. Обобщение закона электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифференциальной форме. Единство и относительность электрического и магнитного полей
Механические колебания. Понятие о колебательных процессах. Гармонические колебания. Параметры гармонических колебаний.
Механические колебания. Собственные механические колебания. Пружинный математический и физический маятники: Дифференциальное уравнение собственных колебаний. Полная энергия собственных механических колебаний и взаимное превращение кинетической и потенциальной энергий.
Механические колебания. Свободные затухающие механические колебания. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний на примере пружинного (математического, физического) маятника и его решение.
Механические колебания. Вынужденные механические колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Резонанс. Необходимое и достаточное условия резонанса.
Механические колебания. Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты.
Механические колебания. Биения.
Механические колебания. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
Электромагнитные колебания. Электрический колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в закрытом колебательном контуре без активного сопротивления. Полная энергия свободных электромагнитных колебаний и взаимное превращение энергий электрического и магнитного полей.
Электромагнитные колебания. Затухающие электромагнитные колебания. Зависимость частоты затухающих колебаний от сопротивления. Апериодический разряд конденсатора.
Электромагнитные колебания. Вынужденные колебания. Резонанс тока и напряжения.
Волны. Волновые процессы. Продольные и поперечные волны. Волновые поверхности. Фронт волны. Фазовая скорость волны. Длина волны. Волновое число (волновой вектор).Синусоидальные (гармонические) волны. Уравнение синусоидальной волны. Волновое уравнение. Энергия волны. Принцип суперпозиции волн. Интерференция и дифракция.
Волны. Условие возникновения стоячей волны. Узлы и пучности. Необходимое условие существования стоячей волны в закрытом пространстве.
Волны. Волновое уравнение электромагнитной волны. Уравнение плоской монохроматической электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Импульс электромагнитной волны. Энергия и интенсивность электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. Применение электромагнитных волн.
Волновая оптика. Световая волна. Представления о природе света. Принцип Гюйгенса - Френеля.
Интерференция света. Когерентность и монохроматичность волн. Пространственная и временная когерентность. Условия интерференции волн. Оптическая длина пути и оптическая разность хода волн. Способы получения когерентных волн.
Интерференция света. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины. Кольца Ньютона. Полосы равного наклона. Практическое применение интерференции света: просветление оптики, контроль обработки поверхностей, точное измерение длин отрезков. Интерферометры.
Дифракция света. Дифракция Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Зонная пластинка.
Дифракция света. Дифракция в параллельных лучах на одной щели. Дифракционная решетка. Дифракционные спектры.
Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризованного света (линейно поляризованный, поляризованный по кругу и по эллипсу). Поляризация света при отражении Закон Брюстера. Анализ поляризованного света. Закон Малюса.
Квантовая физика. Понятия непрерывного и дискретного. Энергетическая светимость. Спектральная плотность энергетической светимости. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Законы Стефана-Больцмана и Вина. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Несостоятельность волновой теории теплового излучения. Формула Релея-Джинса, ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза излучения. Фотоны. Формула Планка. Масса и импульс фотона. Фотоэлектрический эффект. Опыты Столетова. Экспериментальные законы внешнего фотоэффекта. Уравнения Эйнштейна для фотоэффекта. Рассеяние фотонов на электронах вещества. Эффект Комптона.
Корпускулярно-волновая двойственность (дуализм) света, как обобщение опытных фактов.
Элементы квантовой механики. Корпускулярно-волновая двойственность частиц вещества. Гипотеза де Бройля. Опытное подтверждение волновых свойств частиц вещества (опыты Девиссона и Джермера, Томсона, Тартаковского).
Соотношение неопределенностей как проявление волновых свойств частиц.
Вероятностная трактовка волн де Бройля. Волновая функция. Уравнение Шредингера Стационарные состояния.
Задача о свободной квантово-механической частице. Задача о квантово-механической частице в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме. Квантование энергии и импульса частицы, как следствие ее волновых свойств (стоячие волны). Туннельный эффект.
Элементы атомной физики. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома и ее трудности.
Элементы атомной физики. Квантово-механическая задача об атоме водорода.
Элементы атомной физики. Квантование энергетического спектра электрона в атоме водорода. Главное квантовое число. Линейчатые спектры излучения и поглощения атома водорода. Орбитальное и магнитное квантовые числа. Квантование механического и магнитного орбитального моментов электрона.Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева.
Квантовые генераторы. Спонтанное и индуцированное излучение. Инверсная заселенность энергетических уровней и способы его осуществления. Принципиальная схема действия квантового генератора Применение оптических квантовых генераторов.
Элементы ядерной физики. Характеристики атомного ядра: заряд, масса, размер, плотность. Массовое и зарядовое числа Состав ядра. Нуклоны. Изотопы, изотоны и изобары. Взаимодействие нуклонов Понятие о свойствах и природе ядерных сил. Гипотеза Юкавы p- мезоны. Дефект массы и энергия связи ядер.
Элементы ядерной физики. Радиоактивность. Радиоактивные ряды. Кинетический закон радиоактивного распада. Постоянная радиоактивного распада. Активность радиоактивного вещества. Закономерности и природа альфа, бета- и гамма - излучений атомных ядер. Взаимодействие этих излучений с веществом. Искусственная радиоактивность.
Элементы ядерной физики. Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра. Цепные реакция деления и синтеза атомных ядер. Понятие о ядерной энергетике. Проблемы управления цепными ядерными реакций.