МЕХАНИКА
1. Введение. Предмет механики. Краткий исторический обзор развития механики. Преобразования Галилея. Представления Ньютона о свойствах пространства и времени.
2. Системы отсчета в механике Ньютона. Эталоны длины и времени. Относительность движения.
3. Понятие материальной точки. Радиус-вектор, векторы перемещения, скорости, ускорения; тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Закон движения, траектория движения и пройденный путь.
4. Принцип независимости движений. Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение.
5. Движение точки по окружности. Угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение. Связь линейных и угловых величин. Векторы угловой скорости и углового ускорения.
6. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Понятие о силе.
7. Принцип независимости действия сил. Второй закон Ньютона.
8. Масса и ее измерение. Аддитивность массы, импульс. Третий закон Ньютона.
9. Момент импульса материальной точки. Сохранение момента импульса материальной точки при движении под действием центральной силы.
10. Работа силы, мощность, кинетическая энергия Потенциальные и непотенциальные силы.
11. Потенциальная энергия. Связь силы с потенциальной энергией. Сохранение полной энергии материальной точки в поле потенциальной силы.
12. Система материальных точек. Силы внешние и внутренние. Замкнутая система. Движение системы материальных точек. Центр масс. Координаты центра масс. Движение центра масс.
13. Закон сохранения импульса и его следствие. Реактивное движение, уравнение Мещерского и Циолковского.
14. Энергия системы материальных точек. Консервативные и неконсервативные системы. Закон сохранения механической энергии в консервативной системе.
15. Момент импульса системы материальных точек, закон сохранения момента импульса замкнутой системы. Связь законов сохранения со свойствами симметрии пространства и времени. Роль законов сохранения в физике.
16. Твердое тело как система материальных точек. Абсолютно твердое тело. Мгновенные оси вращения. Понятие о степенях свободы и связях. Вращение относительно неподвижной оси, момент силы относительно оси. Пара сил, момент пары.
17. Момент инерции и момент импульса твердого тела. Теорема Штейнера. Уравнение моментов.
18. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Закон сохранения момента импульса твердого тела и его следствия. Понятие о вращении твердого тела вокруг неподвижной точки.
19. Элементы специальной теории относительности. Постулаты Эйнштейна. Система отсчета в СТО. Относительность одновременности в СТО.
20. Преобразования Лоренца. Относительность отрезков длины и промежутков времени в СТО. Релятивистский закон преобразования скоростей.
21. Релятивисткий импульс. Релятивистская форма второго закона Ньютона. Связь массы и энергии.
22. Полная энергия в СТО. Законы сохранения энергии и импульса в СТО.
23. Колебательное движение. Гармонические колебания. Амплитуда, частота, фаза колебаний. Смещение, скорость, ускорение при гармоническом колебательном движении.
24. Связь колебательного и вращательного движений, векторные диаграммы. Сложение колебаний одного направления с одинаковыми и разными частотами биения.
25. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
26. Движение под действием упругих и квазиупругих сил. Уравнение движения простейших механических колебательных систем без трения: пружинный, математический, физический и крутильный маятники. Собственная частота колебаний.
27. Кинетическая, потенциальная и полная энергия колеблющегося тела.
28. Вынужденные колебания. Резонанс. Понятие о линейных и нелинейных колебательных системах. Автоколебания.
29. Уравнение плоской волны. Бегущие и стоячие волны.
30. Энергия волны. Интерференция волн. Вектор Умова.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА.
1. Предмет молекулярной физики. Экспериментальное обоснование молекулярно-кинетической теории вещества. Термодинамический и статистический подходы к изучению макроскопических систем.
2. Основные представления молекулярно-кинетической теории (МКТ) вещества. Давление газа. Абсолютная температура.
3. Идеальный газ. Уравнение Клапейрона-Менделеева.
4. Газовые законы.
5. Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана.
6. Молекулярно-кинетическое истолкование абсолютной температуры и давления. Измерение температуры.
7. Измерение скоростей молекул, опыт Штерна. Распределение скоростей по Максвеллу.
8. Барометрическая формула. Распределение Максвелла-Больцмана. Экспериментальное определение числа Авогадро.
9. Распределение числа молекул по степеням свободы. Флуктуации в идеальном газе и их проявление.
10. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Параметры состояния.
11. Внутренняя энергия. Взаимодействие термодинамических систем. Работа и теплота как формы обмена энергией между системами.
12. Квазистатические процессы. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.
13. Теплоемкость. Вывод уравнения адиабаты. Скорость звука в газе.
14. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины.
15. Цикл Карно. Реальные циклы.
16. Неосуществимость вечных двигателей. Энтропия. Приведенная теплота.
17. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Теорема Нернста. Недостижимость абсолютного нуля.
18. Экспериментальные изотермы реального газа. Уравнение реального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса с экспериментальными изотермами. Критическое состояние.
19. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов и получение низких температур.
20. Фазовые переходы. Равновесие жидкости и пара. Влажность Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.
21. Свойства жидкого состояния. Поверхностный слой. Поверхностное натяжение. Смачивание.
22. Формула Лапласа. Капилярные явления. Давление насыщенных паров. Растворы. Осматическое давление.
23. Явление переноса в газах. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Внутреннее трение.
24. Теплопроводность.
25. Диффузия.
26. Тепловые свойства кристаллов, тепловое расширение. Плавление и кристаллизация.
27. Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка. Фазовые переходы первого и второго рода.
28. Теплоемкость кристаллов Закон Дюлонга и Пти.
29. Затруднение классической физики в объяснении температурной зависимости теплоемкости твердых тел. Теории Эйнштейна и Дебая.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО и МАГНЕТИЗМ.
1. Электростатика. Электрические заряды и поля. Свойства электрического заряда: два вида заряда, закон сохранения и дискретность заряда. Элементарный заряд.
2. Описание макроскопических заряженных тел: модели точечного и непрерывного распределения заряда. Закон Кулона.
3. Вектор напряженности поля точечного заряда. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение к расчету полей.
4. Работа сил поля при перемещении зарядов Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электростатического поля.
5. Потенциал и эквипотенциальные поверхности.
6. Связь потенциала и напряженности поля.
7. Потенциал поля точечного заряда, диполя, системы зарядов. Экспериментальное определение заряда электрона.
8. Распределение зарядов в проводнике. Эквипотенциальность проводника. Напряженность поля у поверхности проводника и ее связь с поверхностной плотностью зарядов.
9. Электроемкость конденсатора. Плоский, сферический и цилиндрический конденсаторы. Соединение конденсаторов.
10. Свободные и связанные заряды. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации.
11. Энергия системы неподвижных точечных зарядов, заряженного проводника, заряженного конденсатора. Энергия и плотность энергии электростатического поля.
12. Движение зарядов в электрическом поле. Электрический ток.
13. Закон Ома для участка цепи.
14. Сопротивление проводника. Дифференциальная форма закона Ома.
15. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС, и для замкнутой цепи.
16. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.
17. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
18. Классификация твердых тел. (проводники и диэлектрики, полупроводники). Природа тока в металлах. Опыты Мандельштама и Папалекси, Толмена и Стюарта.
19. Классическая теория электропроводности металлов и вывод из нее законов Ома и Джоуля-Ленца. Зависимость сопротивления металлов от температуры. Трудности классической теории.
20. Понятие о сверхпроводимости. Собственная и примесная проводимость полупроводников, ее зависимость от температуры и освещенности. Термо- и фотосопротивления.
21. Проводимость электролитов. Электролитическая диссоциация. Подвижность токов в электролитах. Закон Ома для электролитов.
22. Законы Фарадея. Определение заряда иона.
23. Процессы молизации и рекомбинации. Самостоятельный и несамостоятельный разряд в газе. Вольтамперная характеристика несамостоятельного разряда.
24. Взаимодействие токов. Магнитное поле электрического тока. Индукция и напряженность магнитного поля.
25. Магнитный поток. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого, кругового и соленоидального токов.
26. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля. Закон полного тока.
27. Сила Ампера. Виток с током в магнитном поле. Магнитный момент тока.
28. Действие электрического и магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
29. Определение удельного заряда электрона. Эффект Холла и его применение. Принцип работы магнитогидродинамического генератора.
30. Намагниченность. Связь индукции и напряженности магнитного поля в магнетике. Магнитная проницаемость и восприимчивость.
31. Опыты Фарадея. Закон индукции Фарадея и правило Ленца.
32. Электродвижущая сила индукции. Вихревые токи. Скин-эффект.
33. Самоиндукция и взаимоиндукция. Электродвижущая сила самоиндукции.
34. Индуктивность проводника. Работа силы Ампера. Энергия магнитного поля токов. Энергия и плотность энергии магнитного поля.
35. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Опыты Роуланда-Эйхенвальда. Уравнение Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.
36. Электрические колебания. Получение переменной ЭДС. Квазистационарный ток.
37. Действующее и среднее значение переменной тока. Сопротивление, индуктивность и емкость в цепи переменного тока.
38. Закон Ома для цепей переменного тока.
39. Векторные диаграммы и метод комплексных амплитуд. Резонанс в последовательной и параллельной цепи.
40. Работа и мощность переменного тока.
41. Проблема передачи электроэнергии на расстоянии, трансформатор.
42. Электрический колебательный контор. Собственные колебания. Вынужденные колебания в контуре. Формула Томсона.
43. Затухающие колебания. Резонанс. Добротность и полоса пропускания контура. Электрические автоколебания. Автоколебания на вакуумном диоде.
44. Плоские электромагнитные волны в вакууме, скорость их распространения. Излучение электромагнитных волн. Объемная плоскость энергии электромагнитного поля. Поток энергии. Вектор Умова-Пойтинга.
ОПТИКА.
1. Основные энергетические и световые величины. Принцип Ферма.
2. Законы отражения и преломления света. Полное отражение.
3. Преломление света на сферических поверхностях. Тонкие линзы. Формула линзы. Аберрации линз.
4. Оптические инструменты. Лупа, микроскоп, телескоп, фотоаппарат, проекционная аппаратура.
5. Понятие о когерентности. Временная и пространственная когерентность. Двухлучевая интерференция и некоторые методы ее осуществления.
6. Интерференция в тонких пленках, пластинах.
7. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Объяснение прямолинейности света по волновой теории.
8. Дифракция Френеля на круглом отверстии.
9. Дифракция Фраунгоффера на щели.
10. Дифракционная решетка. Дифракционная решетка как элемент спектральных приборов.
11. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.
12. Поляризаторы и анализаторы. Закон Малюса. Поляризация света при отражении. Угол Брюстера. Двойное преломление.
13. Спектры испускания и поглощения. Поглощение света средами. Закон Бера-Бугера-Ламберта.
14. Явление рассеяния света. Закон Рэлея.
15. Экспериментальные основания СТО. Эффект Доплера в оптике.