I. Геометрическая оптика

1 2 3 4 5 6 7

ВОЛНОВАЯ И КВАНТОВАЯ ОПТИКА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.

Тексты лекций (ч.1)

для бакалавров следующих направлений:

100800 – «Товароведение»;

151000 – «Технологические машины и оборудование»;

151600 – «Прикладная механика»;

220400 – «Управление в технических системах;

220700 – «Автоматизация технологических процессов и производств»;

221700 – «Стандартизация и метрология»;

230400 – «Информационные системы и технологии»;

230700 – «Прикладная информатика»;

240100 – «Химическая технология»;

240700 – «Биотехнология»;

241000 – «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической

технологии, нефтехимии и биотехнологии;

260100 – «Продукты питания из растительного сырья»;

260200 – «Продукты питания животного происхождения»;

260800 – «Технология продукции и организация общественного

питания»;

280700 – «Техносферная безопасность»

Составители:

Сыноров Ю.В., Котов Г.И., Кузьменко Т.А.,

Агапов Б.Л. Трубицына М.А.

______________

Воронеж

2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ……………………………………………………	4
Введение ………………………………………………………..	5
I Геометрическая оптика ………………………………………	6
II Волновая оптика ……………………………………………..	7
III Квантовая оптика …………………………………………...	25
IV Элементы квантовой механики ……………………………	35
V Атомная физика ……………………………………………..	43
VI Физика твердого тела ………………………………………	48
VII Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц..	58
Вопросы для самоподготовки …………………………………	66
Библиографический список …………………………………...	68

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее пособие написано в соответствии с государственными общеобразовательными стандартами для бакалавров безотрывной формы обучения всех специальностей ВГТА и содержит обязательный минимум объема дисциплины «Физика».

Предлагаемый материал тщательно отобран, лаконично изложен и направлен на развитие логического мышления, понимание сути физического явления, постановки и решения определенных задач. Это предполагает, что учащийся, в процессе самостоятельной работы, должен проделывать все предполагаемые выкладки, обращая внимание на анализ полученных результатов. Все разделы снабжены иллюстрациями, облегчающими понимание текста.

Учебное пособие будет полезно не только бакалаврам-заочникам, но и преподавателям, как основа для изложения установочного курса лекций по физике.

Авторы приносят благодарность рецензентам за внимательное прочтение рукописи, а также за полезные замечания.

ВВЕДЕНИЕ

Физика есть наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения. В настоящее время известны два вида неживой материи: вещество и поле. К первому виду материи – веществу - относятся атомы, молекулы и все состоящие из них тела. Второй вид материи образует электромагнитные, гравитационные и другие поля. Различные виды материи могут превращаться друг в друга. Материя находится в непрерывном движении, которое представляет собой неотъемлемое свойство материи. Физические законы устанавливаются на основе обобщения опытных факторов и выражают объективные закономерности, существующие в природе. Эти законы формулируют в виде количественных соотношений между физическими величинами.

Основным методом исследования в физике является эксперимент. Для объяснения экспериментальных данных привлекаются гипотезы, которые, в случае успешной проверки, превращаются в научные теории и законы. Физическая теория представляет собой систему основных идей, обобщающих опытные данные и отражающих объективные закономерности природы. Физическая теория дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения. Поэтому физика как наука оказывает огромное воздействие на развитие техники и общественной жизни.

Роль курса физики в вузе заключается в формировании у бакалавров основ научного мировоззрения и получении базовых знаний для изучения большинства общеинженерных и специальных дисциплин в дальнейшей практической деятельности.

I. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

В геометрической оптике рассматриваются законы распространения световых лучей, т.е. линий, вдоль которых распространяется световая энергия.

Экспериментально установлены четыре основных закона геометрической оптики.

1. Закон прямолинейного распространения света. Это закон вытекает непосредственно из принципа Ферма: луч света всегда распространяется в однородном пространстве между двумя точками по тому пути, вдоль которого время его распространения наименьшее.

2. Закон независимости световых лучей: лучи при пересечении не возмущают друг друга и распространяются независимо друг от друга.

3. Закон отражения света: падающий луч, нормаль к границе раздела, и отраженный луч лежат в одной плоскости; угол падения равен углу отражения (i₁ = i₂).

4. Закон преломления света: падающий луч, нормаль к границе раздела, и преломленный луч лежат в одной плоскости;

– относительный показатель преломления второй среды относительно первой.