Контрольным работам № 3 и № 4

VI. Электромагнетизм

 

Магнитное поле. Закон Ампера. Вектор магнитной индукции. Магнитное поле тока. Закон Био - Савара - Лапласа и применение к расчету магнитного поля. Магнитное поле прямого и кругового токов. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме и его применение к расчету полей тороида и длинного соленоида. Действие магнитного поля на ток и на движущийся заряд. Сила Лоренца. Эффект Холла. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент витка с током. Магнитный поток. Работа при перемещении проводника и контура с током в магнитном поле. Потокосцепление. Явление электромагнитной индукции. Закон Ленца. Закон Фарадея - Максвелла и его вывод. Заряд, индуцированный при явлении электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Индуктивность. Расчет индуктивности для тороида. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность для тороида. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии.

Магнитное поле в веществе. Микро- и макротоки. Вектор намагниченности. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля. Изотропные магнетики. Относительная магнитная проницаемость. Условия на границе раздела двух магнетиков. Типы магнетиков. Элементарная теория диа- и парамагнетизма. Ферромагнетизм. Опыты Столетова. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Домены. Точка Кюри. Спиновая природа ферромагнетизма.

VII. Электромагнитные колебания и волны

 

Электрический колебательный контур. Дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний и его решение. Логарифмический декремент и коэффициент затухания. Добротность контура. Гармонические электромагнитные колебания.

Вынужденные электромагнитные колебания. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс. Общая характеристика теории Максвелла. Первое уравнение Максвелла в интегральной форме. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме. Полная система уравнений Максвелла в дифференциальной форме. Электромагнитные волны и их свойства. Опыты Герца. Вибратор и резонатор. Волновая зона. Энергия электромагнитных волн. Поток энергии. Вектор Умова - Пойтинга. Открытие радио Поповым. Принцип радиосвязи.

 

VIII. Волновая оптика

 

Световые волны. Интерференция световых волн. Когерентность и монохроматичность. Время и длина когерентности. Оптическая длина пути. Способы наблюдения интерференции света: бизеркала и бипризма Френеля. Расчет интерференционной картины от 2-х источников. Интерференция в тонких пластинах. Кольца Ньютона. Интерферометры. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Прямолинейное распространение света. Графическое вычисление результирующей амплитуды. Зонная пластинка. Дифракция Френеля на круглом отверстии и на диске. Дифракция в параллельных лучах. Дифракция на одной щели. Дифракционная решетка. Формула Вульфа-Брегга. Исследование структуры кристаллов. Оптически однородная среда. Понятие о голографии. Дисперсия света. Спектры. Электронная теория дисперсии. Области нормальной и аномальной дисперсии. Понятие о фазовой и групповой скоростях. Излучение Вавилова-Черенкова. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении в диэлектриках. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Поляризационные призмы и поляроиды.

IX. Квантовая природа излучения

 

Тепловое излучение. Испускательная и поглощательная способности. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Законы излучения абсолютно черного тела: закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина-Голицина. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Применение законов теплового излучения.

Внешний фотоэффект и его законы. Несостоятельность классической теории. Фотоны. Уравнение Эйнштейна. Многофотонный фотоэффект. Давление света и его объяснение. Опыты Лебедева. Масса и импульс фотона. Квантовое объяснение светового давления. Эффект Комптона и его теория.

X. Элементы атомной физики и квантовой механики

 

Формула де Бройля. Опытное обоснование корпускулярного волнового дуализма свойств вещества. Парадоксальное поведение микрочастиц. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и уравнение Шредингера. Статистический смысл волновой функции. Средние значения физических величин. Принцип причинности в квантовой механике. Статистический смысл волновой функции. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме бесконечной глубины. Квантование энергии и импульса частицы. Принцип соответствия Бора. Туннельный эффект. Линейный гармонический осциллятор. Ядерная модель атома. Опыт Франка и Герца. Постулаты Бора. Атом водорода и его спектр по теории Бора. Квантовые числа. Затруднения теории Бора. Атом водорода в квантовой механике. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Опыт Штерна и Герлаха. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Понятие об энергетических уровнях молекул. Спектры атомов и молекул.

Поглощение света, спонтанное и вынужденное испускание излучения. Инверсная населенность. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Порог лазерной генерации.