Интерференция света. Когерентность электромагнитной волны, время и длина когерент-ности, взаимная когерентность двух волн, условия наблюдения интерференции. Интерференция по схеме Юнга, разность фаз и оптическая разность хода волн, условия максимумов и миниму-мов, ширина интерференционной полосы. Интерференция в тонких пленках, разность хода волн, отраженных от двух поверхностей пленки, полосы равного наклона и равной толщины, кольца Ньютона. Многолучевая интерференция параллельных щелевидных источников, разность фаз соседних источников, фазовая диаграмма многолучевой интерференции, аналитическое выраже-ние для интенсивности интерференции, главные максимумы и минимумы многолучевой интер-ференции, угловая ширина главных максимумов.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля, интеграл Кирхгофа, интерференция вторич-ных источников плоского волнового фронта, спираль Френеля, зоны Френеля. Метод зон Френеля, дифракция Френеля плоской волны на круглом отверстии, условия максимумов и минимумов дифракции на оси отверстия. Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии, дифракционная расходимость, разрешающая способность объектива. Дифракция Фраунгофера на щели, минимумы дифракции, аналитическое выражение для интенсивности дифрагированной волны, как функции угла дифракции, ширина дифракционных максимумов. Дифракция Фраунгофера на решетке, схема дифракции, амплитудные и фазовые решетки, интенсивность ди-фрагированной волны, как функция угла дифракции, главные максимумы и главные минимумы дифракции, угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки.
Поляризация света. Состояние поляризации световой волны, виды поляризации, поляризо-ванный, естественный и частично поляризованный свет, степень поляризации, поляризация вол-ны при ее отражении, идеальный поляризатор. Двойное лучепреломление, обыкновенная и необыкновенная волны, анизотропные диэлектрики, главная плоскость анизотропного кристалла, поверхность лучевых скоростей..
Взаимодействие света с веществом. Рассеяние, дисперсия и поглощение света, явление дисперсии, нормальная и аномальная дисперсия, поглощение света, закон Бугера. Волновой па-кет, групповая скорость и ее зависимость от частоты в условиях нормальной и аномальной дис-персии. Элементарная теория дисперсии, взаимодействие оптического электрона с полем свето-вой волны, вынужденные колебания дипольного момента атома, зависимость диэлектрической восприимчивости и показателя преломления от частоты света вдали от резонанса, аномальная дисперсия и поглощения света вблизи резонанса.
Часть 2. Квантовая оптика.
Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения нагретых тел, абсолютно черное тело, закон Кирхгофа. Законы теплового излучения черного тела, равновесное излучение, зависи-мость спектральной плотности равновесного излучения от частоты, закон Стефана-Больцмана, формула Вина и закон смещения Вина, формула Рэлея-Джинса, распределение Планка, гипотеза Планка.
Квантовые свойства света. Внешний фотоэффект, работа выхода, вольт- амперная харак-теристика фотоэффекта, запирающий потенциал, квантовое объяснение фотоэффекта, уравнение Эйнштейна. Фотон как элементарная частица, энергия, импульс и поляризация фотона, давление света. Эффект Комптона, рассеяние фотона на электроне, законы сохранения и изменение длины волны фотона при рассеянии, комптоновская длина волны.
Взаимодействие света с атомами. Боровская модель атома водорода, гипотезы Бора, пра-вило отбора стационарных орбит, квантование энергии электрона в водородоподобной системе, схема энергетических уровней. Спектр атома водорода, спектральная формула (обобщенная фор-мула Бальмера), серии спектральных линий, серии Лаймана, Бальмера и Пашена.. Излучение и поглощение света атомами, поглощение света, спонтанное и вынужденное излучение, свойства когерентности спонтанных и вынужденных процессов, коэффициенты Эйнштейна и связь между ними.
Часть 3. Квантовая механика.
Волновая механика электрона. Гипотеза де-Бройля, волны де-Бройля, длина волны де-Брой-ля, экспериментальное подтверждение гипотезы, корпускулярно- волновой дуализм, критерий «классичности» электрона, принцип соответствия. Статистическая интерпретация волн де- Бройля, плотность вероятности и амплитуда вероятности, волновая функция электрона, неопре-деленность фазы волновой функции, требования к волновой функции. Уравнение Шредингера.
Стационарное состояние квантовой системы, зависимость от времени волновой функции стационарного состояния, стационарная волновая функция, энергия стационарного состояния. Состояние электрона с определенным импульсом, волновая функция состояния, факторизация волновой функции. Стационарное уравнение Шредингера, стационарная волновая функция.
Неопределенность энергии системы в нестационарном состоянии, соотношение неопределенностей для энергии и времени.
Состояние электрона с заданным импульсом, волновая функция состояния. Неопределенность импульса в случае пространственного ограничения движения. Соотношения неопределенностей Гейзенберга, примеры.
Принцип суперпозиции, суперпозиция состояний. Электрон в прямоугольной потенциальной яме, стоячая волна де-Бройля, квантование энергии.
Плотность потока вероятности, уравнение непрерывности, сохранение числа частиц. Движение электрона вблизи потенциального порога, коэффициенты прохождения и отражения электрона от потенциальной «ступеньки», туннельный эффект, вероятность туннелирования электрона.
Момент импульса квантовой частицы. Орбитальный момент и спин, правила квантования орбитального и спинового моментов, бозоны и фермионы, принцип запрета Паули.
Атом водорода. Уравнение Шредингера для электрона в поле ядра, квантование энергии, стационарные состояния атома, нумерация состояний, вырождение энергетических уровней.
Атомы щелочных металлов, квантование энергии. Спин – орбитальное взаимодействие, тонкая структура уровней, нумерация состояний с учетом тонкой структуры.
Фундаментальные взаимодействия. Основные классы элементарных частиц. Лептоны, три поколения лептонов, лептонные заряды. Адроны: барионы и мезоны, заряды адронов, слабые распады адронов. Кварковая модель адронов, поколения кварков. Взаимодействие кварков, глюоны, конфайнмент кварков.
Атомное ядро, зарядовое и массовое числа. Энергия связи и удельная энергия связи. Ядерная и термоядерная реакция. Радиоактивность, основные виды распадов ядра, основной закон радиоактивного распада.
Основные вопросы для подготовки к экзамену по курсу общей физики ЭТ
Осенний семестр 2016 г.
Интерференция света. Понятие когерентности электромагнитной волны, время и длина когерентности, взаимная когерентность двух волн, условия наблюдения интерференции. Раз-ность фаз и разность хода, связь между ними, условие интерференционных максимумов и ми-нимумов, ширина интерференционной полосы. Кольца Ньютона, ход лучей, разность кода ин-терферирующих волн, потеря полволны. Главные максимумы многолучевой интерференции.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля, интерференция вторичных источников. Метод зон Френеля: геометрическое построение зон, условия максимумов и минимумов дифра-кции. Дифракция Фраунгофера на щели, минимумы дифракции, ширина дифракционного мак-симума. Дифракция Фраунгофера на решетке, главные максимумы и главные минимумы диф-ракции, дифракционная решетка как спектральный прибор.
Поляризация света. Состояния поляризации световой волны, виды поляризации, поляри-зованный, естественный и частично поляризованный свет, степень поляризации, идеальный поляризатор. Представление о двойном лучепреломлении в анизотропном диэлектрике.
Дисперсия и поглощение света. Явление дисперсии, нормальная и аномальная дисперсия, поглощение света, закон Бугера. Групповая скорость и ее зависимость от частоты в условиях нормальной и аномальной дисперсии.
Тепловое излучение. Интегральная и спектральная излучательная способность нагретого тела, абсолютно черное тело. Излучение черного тела как равновесное излучение, спектральная плотность энергии равновесного излучения,закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина, гипотеза Планка.
Квантовые свойства света. Внешний фотоэффект, квантовое объяснение фотоэффекта, уравнение Эйнштейна. Фотон как элементарная частица, энергия и импульс фотона, квантовое объяснение давления света. Эффект Комптона (качественное описание)
Боровская модель атома водорода, гипотезы Бора, их противоречие с классическими прин-ципами, квантование энергии электрона в атоме водорода. Объяснение спектра атома водорода, серии спектральных линий. Излучение и поглощение света атомами, поглощение света, спонтан-ное и вынужденное излучение, когерентность вынужденного излучения.
Волновая механика электрона. Гипотеза де-Бройля, волны де-Бройля, длина волны де-Брой-ля, корпускулярно- волновой дуализм, критерий «классичности» электрона, принцип соответст-вия. Статистическая интерпретация волн де- Бройля, плотность вероятности и амплитуда вероят-ности, волновая функция электрона, требования к волновой функции. Стационарное состояние квантовой системы, зависимость от времени волновой функции стационарного состояния, стаци-онарная волновая функция, энергия стационарного состояния. Неопределенность энергии систе-мы в нестационарном состоянии, соотношение неопределенностей для энергии и времени. Состо-яние электрона с определенным импульсом, волновая функция состояния. Соотношения неопре-деленностей Гейзенберга. Принцип суперпозиции, суперпозиция состояний. Стоячая волна де-Бройля как пример суперпозиции состояний, квантование энергии электрона в потенциальной яме.
Уравнение Шредингера. Полное и стационарное уравнения.
Момент импульса квантовой частицы. Орбитальный момент и спин, правила квантования орбитального и спинового моментов. полный угловой момент электрона.
Атом водорода. Стационарные состояния электрона в поле ядра, главное, орбитальное и магнитное квантовые числа, правило квантования энергии.