Колебания и волны. Волновая оптика

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЕЩЕСТВА. ФИЗИКА АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА

Рабочая программа

ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ. Понятие о колебательных процессах. Единый подход к колебаниям различной природы. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний. Математический и физический маятники. Электрический колебательный контур. Энергия гармонических колебаний.

СЛОЖЕНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ. Колебания одного направления и одинаковой частоты. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

ЗАТУХАЮЩИЕ И ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс.

ВОЛНЫ В УПРУГОЙ СРЕДЕ. Волновые процессы. Продольные и поперечные волны. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число. Фазовая скорость и дисперсия волн. Принцип суперпозиции волн. Образование стоячих волн. Уравнение стоячей волны. Энергия волны. Плотность потока энергии.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ. Основные свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Поток энергии. Вектор Умова - Пойнтинга.

    Волновая и корпускулярная теории света.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. Когерентность и монохроматичность световых волн. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Оптическая длина пути. Интерференция света в тонких пленках. Кольца Ньютона. Интерферометры.

    ДИФРАКЦИЯ СВЕТА. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Дифракционная решетка. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга. Понятие о голографии.

    ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА. Естественный и поляризованный свет. Способы получения поляризованного света. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Оптически активные вещества. Искусственная оптическая анизотропия.

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Тепловое равновесное излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана - Больцмана. Законы Вина. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Ультрафиолетовая катастрофа. Гипотеза Планка о квантовом характере излучения. Формула Планка.

    КВАНТОВАЯ ПРИРОДА СВЕТА. Фотоэлектрический эффект. Фотоны. Энергия, импульс и масса фотона. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Давление света. Эксперименты по рассеянию рентгеновских лучей веществом. Эффект Комптона.

   ФИЗИКА АТОМА. Опыты Резерфорда по рассеянию a-частиц. Модель атома Резерфорда. Спектры излучения атомов и их количественное описание. Постулаты Бора. Теория водородоподобного атома Бора. Опыт Франка и Герца.

ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Соотношение неопределенностей.

Применение соотношения неопределенностей к решению квантовомеханических задач. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Решение уравнения Шредингера для случая частицы в бесконечно глубокой потенциальной яме. Уравнение Шредингера для атома водорода. Спин электрона. Магнитные свойства атома. Тонкая структура спектров щелочных металлов. Опыты Штерна и Герлаха. Полный момент импульса электрона в атоме. Полный магнитный момент атома. Эффект Зеемана. Заполнение электронных оболочек.

ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА. Анизотропия кристаллов. Моно- и поликристаллы. Кристаллическая решетка. Виды межатомных связей в кристаллических телах. Квантовая теория теплоемкости Дебая. Фононы. Электронный газ. Энергетические зоны кристаллической решетки. Вырождение электронного газа. Распределение Ферми. Энергия Ферми. Изоляторы, проводники и полупроводники. Свойства диэлектриков с точки зрения зонной теории. Квантовая теория электропроводности, теплопроводности, контактных явлений. Сверхпроводимость - макроскопический квантовый эффект. Магнитные свойства металлов. Спиновая природа ферромагнетизма. Доменная структура ферромагнетиков. Анализ кривой намагничивания. Полупроводники. Основные особенности структуры энергетических зон в полупроводниках. Собственная электронная и дырочная проводимость. Доноры и акцепторы. Примесная проводимость. Явления на границе полупроводника с металлом и p-n переходы. Полупроводниковые диоды и триоды. Действие света на полупроводники.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА. Состав ядра: протоны и нейтроны. Изотопы. Понятие об ядерных силах. Масса и энергия связи ядра. Радиоактивность. Типы радиоактивного распада. Нейтрино, γ – излучение радиоактивных ядер.

Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях. Деление тяжелых ядер. Элементарные частицы.

 

Библиографический список

1. Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. - М.: Высшая школа, 2004. - 542 с.

2.  Савельев, И.В. Курс общей физики: в 5 кн. / И.В. Савельев. - М.: Наука, 1998.

3.  Савельев, И.В. Курс общей физики: в 3 кн. / И.В. Савельев. - М.: Наука, 1998.

4.  Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. - М.: Высшая школа, 2001. – 718 с.

5.  Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики / В.С. Волькенштейн. – М.: Наука, 1999. – 327 с.

6.  Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями / Т.И. Трофимова, З.Г. Павлова - М.: Высшая школа, 2004. - 591 с.

7.  Детлаф, А.А. Справочник по физике / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. - М.: Наука, 1985. – 512 с.

8.  Яворский, Б.М. Справочное руководство по физике / Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев. – М.: - М.: Наука, 1989. – 576 с.