В основе своей физика - экспериментальная наука: все её законы и теории основываются и опираются на опытные данные. Однако зачастую именно новые теории являются причиной проведения экспериментов и, как результат, лежат в основе новых открытий. Поэтому принято различать экспериментальную и теоретическую физику.

Экспериментальная физика исследует явления природы в заранее подготовленных условиях. В её задачи входит обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий. Многие достижения в физике были сделаны благодаря экспериментальному обнаружению явлений, не описываемых существующими теориями. Например, экспериментальное изучение фотоэффекта послужило одной из посылок к созданию квантовой механики (хотя рождением квантовой механики считается появление гипотезы Планка, выдвинутой им для разрешения ультрафиолетовой катастрофы - парадокса классической теоретической физики излучения).

В задачи теоретической физики входит формулирование общих законов природы и объяснение на основе этих законов различных явлений, а также предсказание до сих пор неизвестных явлений. Верность любой физической теории проверяется экспериментально: если результаты эксперимента совпадают с предсказаниями теории, она считается адекватной (достаточно точно описывающей данное явление).

При изучении любого явления экспериментальные и теоретические аспекты одинаково важны.

У истоков теоретической физики стоял Исаак Ньютон. Чтобы объяснить, почему планеты движутся по эллипсам с фокусом у Солнца и почему кубы радиусов орбит пропорциональны квадратам периодов обращения, он предположил, что между двумя массами действует сила, пропорциональная их произведению и обратно пропорциональная квадрату расстояния между телами. Ньютон сформулировал основные законы классической механики. Он преодолел огромные по тому времени математические трудности и получил количественное объяснение движения планет, вычислил возмущения движения Луны под влиянием Солнца, построил теорию приливов... Теоретическая физика началась с того, что Ньютон превратил недоказанную идею всемирного тяготения в физическую теорию, подтвержденную опытом.

Великим физиком-теоретиком нашего века был Альберт Эйнштейн. Теорию относительности, открывшую совершенно новое понятие пространства-времени, он создал, пользуясь только бумагой и карандашом. Оказалось, что время течет по-разному в неподвижной системе и в равномерно движущейся. Формулы Эйнштейна были с огромной точностью подтверждены результатами экспериментов последних десятилетий: быстро движущиеся нестабильные частицы, такие, как пи-мезоны или мюоны, распадаются медленнее, чем неподвижные.

Учебная программа

по специальности: 010701.65 - Физика


МЕХАНИКА

Предмет и задачи механики. Система отсчета. Основные понятия кинематики. Кинематические величины: вектор положения, перемещение, скорость, ускорение, путь, связь между ними в координатной и векторной форме. Движение с постоянным ускорением и его частные случаи.

Криволинейное движение материальной точки и его описание по отношению к траектории. Нормальное, тангенциальное и полное ускорения.

Кинематика вращательного движения. Угловые кинематические величины (угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение), их связь с линейными величинами. Вращение с постоянным угловым ускорением.

Динамика материальной точки. Сила и масса. Законы классической механики. Интернациональная система единиц (СИ).

Система материальных точек. Импульс материальной точки, импульс системы материальных точек. Уравнение изменения импульса, закон сохранения импульса. Центр масс системы материальных точек. Движение центра масс. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.

Работа и мощность. Кинетическая энергия. Консервативные силы. Потенциальная энергия системы. Полная механическая энергия системы. Закон сохранения механической энергии. Применение законов сохранения к анализу упругого и неупругого ударов.

Момент импульса материальной точки относительно точки и относительно оси. Момент силы относительно точки, относительно оси. Основное уравнение моментов. Момент импульса системы материальных точек. Закон сохранения момента импульса.

Твердое тело. Поступательное и вращательное движение твердого тела, мгновенная ось вращения.

Динамика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера–Гюйгенса. Момент импульса твердого тела относительно оси. Момент силы относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Применение закона сохранения момента импульса к вращающимся телам. Работа и мощность при вращательном движении. Кинетическая энергия вращающегося тела. Применение законов динамики для описания сложного движения твердого тела.



Понятие о главных осях инерции твердого тела. Свободные оси вращения. Гироскоп, прецессия гироскопа. Гироскопические силы, гироскопический эффект. Использование гироскопов.

Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции в поступательно движущихся и вращающихся неинерциальных системах отсчета. Проявление сил инерции на Земле.

Элементы специальной теории относительности (СТО). Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность длины отрезков и промежутков времени. Преобразование скоростей в СТО.

Релятивистский импульс, релятивистская форма второго закона Ньютона. Энергия. Взаимосвязь массы и энергии. Законы сохранения в СТО.

Упругие свойства твердых тел. Виды деформаций. Напряжение, абсолютная и относительная деформации. Закон Гука. Потенциальная энергия упруго деформированного тела, плотность энергии. Неупругие деформации, механический гистерезис.

Механика жидкостей и газов. Жидкость и газ как сплошная среда. Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Закон Архимеда. Условие плавания тел.

Стационарное течение жидкости. Линии тока. Трубки тока. Уравнение неразрывности для трубки тока. Идеальная несжимаемая жидкость. Уравнение Бернулли. Движение вязкой жидкости, закон Ньютона для вязкого течения. Силы, действующие на тело, движущееся в вязкой жидкости. Вихревое течение при обтекании тел, лобовое сопротивление и подъемная сила. Переход ламинарного течения в турбулентное, число Рейнольдса.

Трение покоя, трение скольжения, трение качания. Значение трения в природе и технике.

Кинематика колебательного движения. Гармонические колебания, период, частота, фаза, амплитуда колебаний. Смещение, скорость, ускорение колеблющейся точки. Метод векторных диаграмм. Сложение колебаний одного направления одинаковых и близких частот. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний, фигуры Лиссажу. Сложные колебания.

Динамика колебательного движения. Пружинный, математический и физический маятники. Уравнение движения при малых колебаниях, собственные частоты и периоды колебаний этих систем. Энергия при колебательном движении, закон сохранения энергии. Колебания систем при наличии вязкого трения. Затухающие колебания и их характеристики: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность колебательной системы. Зависимость периода затухающих колебаний от коэффициента затухания, критическое значение коэффициента сопротивления, апериодическое движение колебательной системы.

Вынужденные колебания под действием гармонической вынуждающей силы, время установления колебаний. Зависимость амплитуды смещения, скорости, ускорения и их фазового сдвига от частоты. Резонанс. Понятие о колебаниях связанных систем.

Кинематика волновых процессов. Продольные и поперечные волны. Сферические, цилиндрические, плоские волны. Уравнения плоской гармонической бегущей волны смещения, скорости, ускорения и деформации. Характер движения частиц среды в бегущей волне. Отражение волн от границы раздела сред. Энергия бегущей волны. Плотность потока энергии. Вектор Умова. Интерференция волн. Стоячие волны и их особенности. Энергетические соотношения для стоячей волны.

Распространение колебаний в упругой среде, волновое уравнение. Скорость распространения волны.

Элементы статики твердого тела. Условия равновесия, виды равновесия. Простые механизмы.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Предмет молекулярной физики. Термодинамический и статистический подход к изучению макроскопических систем.

Основные представления молекулярно–кинетической теории газов. Экспериментальное обоснование молекулярно–кинетической теории вещества. Давление газа. Абсолютная температура. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.

Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана. Молекулярно–кинетическое истолкование абсолютной температуры и давления. Измерение температуры.

Измерение скоростей молекул, опыт Штерна. Распределение скоростей по Максвеллу. Распределение энергии молекул по степеням свободы. Флуктуации в идеальном газе и их проявление. Барометрическая формула. Распределение Максвелла–Больцмана. Экспериментальное определение постоянной Авогадро.

Явление переноса в газах. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Диффузия и самодиффузия.

Внутреннее трение. Теплопроводность. Теплопроводность и внутреннее трение при низком давлении, технический вакуум. Методы измерения низких давлений.

Основы термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Параметры состояния. Внутренняя энергия. Взаимодействие термодинамических систем.

Работа и теплота как формы обмена энергией между системами. Квазистатические процессы. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.

Теплоемкость. Классическая теория и эксперимент. Вывод уравнения адиабаты. Скорость звука в газе. Квантовые представления

Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. Цикл Карно. Теоремы Карно. Реальные циклы. Неосуществимость вечных двигателей.

Энтропия. Приведенная теплота. Свободная энергия. Статистическое истолкование второго закона термодинамики. Теорема Нернста. Недостижимость абсолютного нуля.

Реальные газы. Экспериментальные изотермы реального газа. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Сопоставление изотерм Ван-дер–Ваальса с экспериментальными изотермами.

Критическое состояние. Закон соответственных состояний.

Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля–Томсона. Сжижение газов и получение низких температур.

Свойства жидкого состояния. Близкий порядок. Фундаментальные эксперименты. Поверхностный слой. Поверхностное натяжение. Смачивание.

Формула Лапласа. Капиллярные явления. Давление насыщенных паров над мениском.

Растворы, вода, особенности физических свойств. Осмотическое давление.

Твердые тела. Аморфные и кристаллические тела. Дальний порядок в кристаллах. Классификация кристаллов по типу связей, анизотропия кристаллов.

Фазовые переходы. Равновесие жидкости и пара. Влажность. Уравнение Клапейрона–Клазиуса.

Упругие свойства кристаллов. Тепловые свойства кристаллов, тепловое расширение. Плавление и кристаллизация.

Дефекты в кристаллах. Жидкие кристаллы (классификация, тепловые свойства, полиморфизм).

Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка. Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга и Пти. Затруднения классической физики в объяснении температурной зависимости теплоемкости твердых тел. Основы квантовых представлений.

Полимеры. Классификация, тепловые свойства. Жидкокристаллические полимеры.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Электрическое поле в вакууме. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Напряженность поля точечного заряженного тела. Принцип суперпозиции.

Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского–Гаусса и ее применение к расчету поля некоторых симметричных тел.

Работа сил поля при перемещении заряженных тел. Потенциал электростатического поля. Потенциал поля, создаваемого точечным заряженным телом, системой точечных тел и заряженной сферой.

Связь между напряженностью и градиентом потенциала. Электрическое поле диполя. Диполь в электрическом поле.

Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов в проводнике. Эквипотенциальность проводника. Напряженность поля у поверхности и ее связь с поверхностной плотностью заряда.

Проводники во внешнем электростатическом поле. Электризация через влияние.

Электроемкость проводника. Плоский, сферический и цилиндрический конденсаторы.

Электрическое поле в диэлектриках. Поляризация диэлектриков. Поляризованность и ее связь с поверхностной плотностью связанных зарядов. Теорема Остроградского–Гаусса для поля в диэлектрике. Индукция электростатического поля. Диэлектрическая проницаемость. Сегнетоэлектрики. Электреты. Пьезоэлектричество.

Энергия электростатического поля. Энергия системы неподвижных точечных заряженных тел, заряженного проводника, заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.

Постоянный электрический ток. Сила тока. Закон Ома для участка электрической цепи. Сопротивление проводника. Сторонние силы. ЭДС, разность потенциалов и напряжение. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Джоуля–Ленца. Дифференциальная форма законов Ома и Джоуля–Ленца. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

Электропроводность твердых тел. Классическая электронная теория проводимости металлов и вывод из нее законов Ома, Джоуля–Ленца. Трудности классической теории. Понятие о сверхпроводимости. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Термоэлектронная эмиссия и контактные явления в металлах и полупроводниках. Термоэлектронная эмиссия. Ток в вакууме. Электронные лампы (диод и триод), их применение.

Контактная разность потенциалов. Закон Вольта. Термоэлектрические явления. Контактные явления в полупроводниках. Полупроводниковые диоды и транзисторы.

Электрический ток в жидкостях. Электролитическая диссоциация. Закон Ома для электролитов. Закон Фарадея.

Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный газовый разряды. Виды разрядов (тлеющий, дуговой, искровой и коронный). Катодные лучи.

Взаимодействие электрических токов. Индукция магнитного поля. Закон Био–Савара–Лапласа. Магнитное поле прямого, кругового и соленоидального токов. Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Сила Ампера. Сила Лоренца.

Магнитные свойства вещества. Магнитное поле в магнетиках. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Закон полного тока. Магнитная проницаемость.

Магнитомеханические явления. Диа–, пара– и ферромагнетизм. Работы Столетова.

Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Правила Ленца.

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.

Квазистационарные токи. Электрические колебания.

Получение переменной ЭДС. Действующие значения силы переменного тока. Резистор, катушка индуктивности, конденсатор в цепи переменного тока. Закон Ома для неразветвленной цепи переменного тока. Резонанс в электрической цепи. Работа и мощность в цепи переменного тока.

Электрический колебательный контур. Собственные колебания. Вынужденные колебания в контуре. Трансформаторы.

Электромагнитное поле. Вихревое электрическое поле. Токи смещения. Электромагнитное поле. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.

Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость электромагнитных волн. Вектор Умова–Пойнтинга. Опыты Герца. Изобретение радиосвязи А.С. Поповым. Принцип радиосвязи и радиолокации. Шкала электромагнитных волн.

ОПТИКА

Оптическое излучение: ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное.

Теоретические основы волновой оптики. Волновое уравнение. Плоские волны. Отражение и преломление плоских электромагнитных волн.

Фотометрия. Энергетические и световые величины, их единицы. Кривая видности.

Интерференция света. Когерентные волны. Способы их получения. Пространственная и временная когерентность. Полосы равной толщины и равного наклона. Интерферометры.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса Френеля; зоны Френеля. Дифракция Френеля (на круглом отверстии и круглом диске). Дифракция Фраунгофера (на одной щели, на дифракционной решетке). Основные характеристики дифракционной решетки. Дифракция рентгеновского излучения. Понятие об оптической голографии.

Основы геометрической оптики. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Основные понятия (луч, параксиальные пучки, идеальная оптическая система, сопряженные точки). Преломление лучей призмой, сферической границей раздела двух сред. Оптическая сила линзы. Главные и фокальные плоскости. Формула линзы. Оптические приборы – лупа, микроскоп, зрительная труба. Увеличение. Предел разрешения (линейный, угловой). Спектральные приборы.

Поляризация света. Поляризаторы и анализаторы. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. Лучевые поверхности в одноосных монокристаллах. Определение направлений вектора Пойнтинга и волнового вектора в анизотропных средах. Эллиптическая и круговая поляризация. Интерференция линейно-поляризованных волн.

Дисперсия света. Методы определения скорости света. Фазовая и групповая скорость. Экспериментальные методы изучения дисперсии. Электронная (классическая) теория дисперсии. Показатель преломления плазмы. Поглощение оптического излучения.

Рассеяние света мутной средой (рэлеевское рассеяние). Молекулярное рассеяние. Комбинационное рассеяние.

Экспериментальное обоснование специальной теории относительности (опыты Майкельсона–Морли, Физо, Таунса). Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Эффект Доплера.

Квантовая оптика. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа, закон смещения Вина, закон Стефана–Больцмана. Формула Планка. Фотоэффект: внешний, внутренний, вентильный. Основные законы. Фотоэлементы. Экспериментальное обоснование фотонной теории света. Характеристики фотона (энергия, импульс, момент импульса). Давление света. Опыты Лебедева. Объяснение давления света на основе волновой и фотонной теории. Рентгеновское излучение, его основные свойства. Закон Мозли. Эффект Комптона.

Корпускулярно–волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Экспериментальное подтверждение гипотезы о волновых свойствах частиц. Соотношение неопределенностей. Волновая оптика как предельный случай квантовой оптики.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Основные закономерности в спектрах излучения и поглощения. Спектр атома водорода. Рентгеновский спектр.

Модель атома Резерфорда–Бора. Опыты Резерфорда по рассеянию a-частиц. Постулаты Бора. Энергетические уровни водородоподобных ионов. Опыты Франка и Герца. Недостатки модели атома Резерфорда–Бора.

Уравнение Шредингера. Волновая функция. Частица в потенциальной яме. Квантовые числа (главное, орбитальное, магнитное, спиновое). Энергетические уровни атома водорода.

Спин и магнитный момент электрона. Единица магнитного момента - магнетон Бора. Опыты Штерна–Герлаха.

Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Электронные оболочки и подоболочки. Эффект Зеемана. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли.

Молекулярные спектры. Люминесценция. Комбинационное рассеяние света. Спонтанное и вынужденное (индуцированное) излучение. Лазеры. Понятие о нелинейной оптике. Зонная теория проводимости. Сверхпроводимость.

Радиоактивность. Законы радиоактивного распада. Экспериментальные методы изучения ядерных излучений. Масс-спектрографы. Строение ядра. Модели ядра, заряд и масса. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи. Капельная и оболочечная модели ядра.

Ядерные реакции (законы сохранения, энергетический эффект, пороговая энергия, эффективное сечение реакции) при облучении протонами, нейтронами, g–квантами. Реакции деления и синтеза. Цепные ядерные реакции. Термоядерные реакции. Ядерная энергетика и экология.

Элементарные частицы: определение и классификация. Частицы и античастицы.

Фундаментальные взаимодействия. Лептоны и адроны. Закон сохранения барионных и лептонных чисел. Строение частиц. Кварковая модель нуклонов. Глюоны.

ПЕРЕЧЕНЬ КЛЮЧЕВЫХ СЛОВ

Механика. Абсолютная и относительная деформации. Амплитуда колебаний. Вектор положения. Вектор Умова. Волновое уравнение. Волновые процессы. Вращательное движение. Вынужденные колебания. Гармонические колебания. Гидростатическое давление. Гироскоп. Гироскопический эффект. Главные оси инерции твердого тела. Давление. Деформация. Механическое напряжение. Динамика. Закон Архимеда. Закон Гука. Закон Ньютона для вязкого течения. Закон Паскаля. Закон сохранения импульса. Затухающие колебания, коэффициент затухания, логарифмический декремент. Идеальная несжимаемая жидкость. Импульс. Инерциальные системы отсчета (ИСО). Интернациональная система единиц (СИ). Интерференция волн. Кинетическая энергия. Колебания. Консервативные (потенциальные) силы. Криволинейное движение. Линии тока. Масса. Материальная точка. Маятники. Метод векторных диаграмм. Момент импульса. Момент инерции. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Перемещение. Период. Плотность потока энергии. Плотность энергии. Полная механическая энергия. Постулаты Эйнштейна. Поступательное движение. Потенциальная энергия. Прецессия гироскопа. Принцип относительности Галилея. Продольные и поперечные волны. Прямолинейное движение. Путь. Работа и мощность. Равновесие. Равномерное движение. Равнопеременное движение. Резонанс. Свободные оси вращения. Сила. Система отсчета. Скорость. Специальная теория относительности (СТО). Статика. Стационарное течение жидкости. Стоячие волны. Сферические, цилиндрические, плоские волны. Бегущая волна. Твердое тело. Теорема Штейнера–Гюйгенса. Трубки тока. Угловая скорость. Угловое перемещение. Угловое ускорение. Упругий и неупругий удары. Уравнение Бернулли. Уравнение Мещерского. Уравнение неразрывности для трубки тока. Ускорение. Фаза. Фигуры Лиссажу. Формула Циолковского. Центр масс. Частота. Число Рейнольдса.

Молекулярная физика. Абсолютная температура. Адиабатический процесс. Аморфные и кристаллические тела. Анизотропия кристаллов. Барометрическая формула. Ближний порядок. Вечный двигатель. Влажность. Внутреннее трение. Внутренняя энергия. Второй закон термодинамики. Газовые законы. Давление газа. Дальний порядок в кристаллах. Диаграмма равновесия. Диффузия. Жидкие кристаллы. Закон Дюлонга и Пти. Закон соответственных состояний. Идеальный газ. Изопроцессы: изотермический, изобарный, изохорный. Капиллярные явления. Критическое состояние. Молекулярно–кинетическая теория. Насыщенный пар. Обратимые и необратимые процессы. Осмотическое давление. Параметры состояния. Первый закон термодинамики. Плавление и кристаллизация. Поверхностное натяжение. Поверхностный слой. Постоянная Авогадро. Постоянная Больцмана. Приведенная теплота. Работа. Количество теплоты. Распределение Максвелла–Больцмана. Реальные газы. Свободная энергия. Смачивание. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Теорема Нернста. Теоремы Карно. Тепловые машины. Теплоемкость. Теплопроводность. Термодинамика. Термодинамическая система. Термодинамический и статистический подход. Термодинамическое равновесие. Тройная точка. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса. Уравнение состояния. Фазовые переходы. Формула Лапласа. Цикл Карно. Энтропия. Эффект Джоуля–Томсона. Явление переноса.

Электричество и магнетизм. Вектор Умова–Пойнтинга. Газовый разряд. Действующие значения силы переменного тока. Диа–, пара– и ферромагнетизм. Диполь. Диэлектрическая проницаемость. Закон Био–Савара–Лапласа. Закон Вольта. Закон Джоуля–Ленца. Закон Ома для неразветвленной цепи переменного тока. Закон Ома для участка электрической цепи. Закон Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Индуктивность. Индукция электростатического поля. Индукция. Катодные лучи. Конденсаторы. Контактная разность потенциалов. Магнитная проницаемость. Магнитное поле. Напряженность. Полупроводники. Постоянный электрический ток. Потенциал. Поток вектора напряженности. Правила Кирхгофа. Правила Ленца. Самоиндукция. Принцип суперпозиции. Проводники. Пьезоэлектричество. Работа и мощность электрического тока. Разветвленные цепи. Сверхпроводимость. Сегнетоэлектрики. Сила Ампера. Сила Лоренца. Магнетики. Сила тока. Сопротивление проводника. Сторонние силы. ЭДС, разность потенциалов и напряжение. Теорема Остроградского–Гаусса. Термоэлектрические явления. Термоэлектронная эмиссия. Токи смещения. Точечный электрический заряд. Трансформаторы. Уравнения Максвелла. Шкала электромагнитных волн. Эквипотенциальность. Электреты. Электризация. Электрические колебания. Электрический колебательный контур. Электрическое поле. Электроемкость. Электролитическая диссоциация. Электромагнитная индукция. Электромагнитное поле. Электростатическое поле.

Оптика. Волны де Бройля. Волны. Геометрическая оптика. Голография. Дисперсия. Дифракционная решетка. Дифракция. Зрительные трубы. Идеальная оптическая система. Интерференция. Когерентность. Линза. Лупа. Луч. Лучевые поверхности. Микроскоп. Оптическая сила линзы. Оптические приборы. Оптическое излучение. Параксиальные пучки. Поляризация. Рентгеновское излучение. Сопряженные точки. Тепловое излучение. Фотометрические величины. Фотоны. Фотоэффект.

Физика атома, твердого тела и атомного ядра. Адроны. Волновая функция. Глюоны. Дефект массы. Зонная теория проводимости. Квантовые числа. Кварки. Лазеры. Лептоны. Магнитный момент. Нейтроны. Нуклоны. Орбитальный момент. Подоболочки. Постулаты Бора. Принцип Паули. Протоны. Радиоактивность. Спектры. Спин. Электронные оболочки. Элементарные частицы. Энергетические уровни. Энергия связи. Ядерные реакции. Ядро.


ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
МЕХАНИКА

Тема Л/р
Введение. Механика: предмет и задачи. Кинематика. Кинематические физические величины. Прямолинейное движение: равномерное, равнопеременное движение.
Криволинейное движение. Скорость и ускорение при криволинейном движении. Нормальное и тангенциальное ускорение.
Движение точки по окружности. Угловые кинематические величины. Их связь с линейными характеристиками. Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью, с постоянным ускорением.
Динамика материальной точки. Законы классической механики. Импульс. Закон сохранения импульса материальной точки.
Силы в механике. Силы тяготения. Силы упругости. Силы трения.
Динамика системы материальных точек. Импульс системы. Закон сохранения импульса системы точек.
Реактивное движение. Движение точки переменной массы.
Механическая работа. Мощность. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Применение законов сохранения импульса и энергии.
Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Элементы СТО. Неинерциальные системы отсчета.
Механика абсолютно твердого тела. Кинематика движения твердого тела. Момент импульса материальной точки относительно точки и относительно оси. Момент силы относительно точки, относительно оси. Основное уравнение моментов. Момент импульса системы материальных точек. Закон сохранения момента импульса.
Динамика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера–Гюйгенса. Момент импульса твердого тела относительно оси. Момент силы относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Применение закона сохранения момента импульса к вращающимся телам. Работа и мощность при вращательном движении. Кинетическая энергия вращающегося тела.
Понятие о главных осях инерции твердого тела. Свободные оси вращения. Гироскоп, прецессия гироскопа. Гироскопические силы, гироскопический эффект.
Механика жидкостей и газов. Статика жидкостей и газов. Течение идеальной несжимаемой жидкости. Уравнение неразрывности для трубки тока. Уравнение Бернулли.
Механические колебания. Кинематика колебательного движения. Гармонические колебания. Их характеристики.
Динамика колебательного движения. Пружинный, математический и физический маятники. Уравнение движения при малых колебаниях, собственные частоты и периоды колебаний этих систем. Энергия при колебательном движении, закон сохранения энергии.
Затухающие колебания и их характеристики: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность колебательной системы. Вынужденные колебания под действием гармонической вынуждающей силы. Резонанс.
Механические волны. Продольные и поперечные волны. Сферические, цилиндрические, плоские волны. Уравнения плоской гармонической бегущей волны смещения, скорости, ускорения и деформации. Энергия бегущей волны. Плотность потока энергии. Вектор Умова.
Элементы акустики. Скорость звуковой волны. Характеристики звука. Ультразвук. Инфразвук.
Элементы статики твердого тела . Условия равновесия, виды равновесия. Простые механизмы.
Всего:

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Тема Л/р
Предмет молекулярной физики. Термодинамический и статистический подход к изучению макроскопических систем.
Основные представления молекулярно–кинетической теории газов. Экспериментальное обоснование молекулярно–кинетической теории вещества. Давление газа. Абсолютная температура. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.
Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана. Молекулярно–кинетическое истолкование абсолютной температуры и давления. Измерение температуры.
Измерение скоростей молекул, опыт Штерна. Распределение скоростей по Максвеллу.
Барометрическая формула. Распределение Максвелла–Больцмана. Экспериментальное определение постоянной Авогадро.
Распределение энергии молекул по степеням свободы. Флуктуации в идеальном газе.
Явление переноса в газах. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Диффузия.
Внутреннее трение. Теплопроводность. Теплопроводность и внутреннее трение при низком давлении, технический вакуум. Методы измерения низких давлений.
Основы термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Параметры состояния. Внутренняя энергия. Взаимодействие термодинамических систем.
Работа и теплота как формы обмена энергией между системами. Квазистатические процессы. Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам.
Теплоемкость. Классическая теория и эксперимент. Вывод уравнения адиабаты. Скорость звука в газе.
Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. Цикл Карно. Теоремы Карно. Реальные циклы. Неосуществимость вечных двигателей.
Энтропия. Приведенная теплота. Свободная энергия. Статистическое истолкование второго закона термодинамики.
Теорема Нернста. Недостижимость абсолютного нуля.
Реальные газы. Экспериментальные изотермы реального газа. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Сопоставление изотерм Ван–дер–Ваальса с экспериментальными изотермами.
Критическое состояние. Закон соответственных состояний.
Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля–Томсона. Сжижение газов и получение низких температур.
Свойства жидкого состояния. Близкий порядок. Фундаментальные эксперименты. Поверхностный слой. Поверхностное натяжение. Смачивание.
Формула Лапласа. Капиллярные явления. Давление насыщенных паров над мениском.
Растворы, вода, особенности физических свойств. Осмотическое давление.
Твердые тела. Аморфные и кристаллические тела. Дальний порядок в кристаллах. Классификация кристаллов по типу связей, анизотропия кристаллов.
Фазовые переходы. Равновесие жидкости и пара. Влажность. Уравнение Клапейрона–Клазиуса.
Упругие свойства кристаллов. Тепловые свойства кристаллов, тепловое расширение. Плавление и кристаллизация.
Дефекты в кристаллах. Жидкие кристаллы (классификация, тепловые свойства, полиморфизм).
Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка.
Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга и Пти. Затруднения классической физики в объяснении температурной зависимости теплоемкости твердых тел. Основы квантовых представлений
Полимеры. Классификация, тепловые свойства. Жидкокристаллические полимеры.
Всего:

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Тема Л/р
Электростатика. Электрический заряд. Закон Кулона. Электростатическое поле и его напряженность. Принцип суперпозиции электрических полей. Теорема Гаусса для электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Проводники в электрическом поле. Диэлектрики в электрическом поле. Электроемкость проводника. Конденсаторы.
Постоянный электрический ток. Сила тока. III закон Ома для участка электрической цепи. сопротивление проводника. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Дифференциальная форма III закона Ома. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.
Магнитное поле электрического поля. Взаимодействие токов между собой и с магнитом. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого, кругового и соленоидального токов. Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Магнитный поток. Магнитное поле в магнетиках. Напряженность магнитного поля. Силы, действующие на ток в магнитном поле. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
Электромагнитное поле. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность. Гипотезы Максвелла. Токи смещения. Система уравнения Максвелла в интегральной форме. Опыты Герца. Электромагнитные волны и скорость их распространения. Шкала электромагнитных волн.
Переменный ток. Получение переменной ЭДС. Резистор, катушка индуктивности, конденсатор в цепи переменного тока. Работа и мощность переменного тока. Электрический колебательный контур. Формула Томсона. Генератор электрических колебаний.
Электрический ток в электролитах, газах. Электролитическая диссоциация. Закон Ома для электролитов. Законы Фарадея. Процессы ионизации и рекомбинации. Несамостоятельные и самостоятельные заряды. Виды заряда (тлеющий, дуговой, искровой и коронный).
Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Зависимость электрической проводимости полупроводников от температуры и освещенности. Контактные явления в полупроводниках. Полупроводниковый диод, транзистор.
Всего:

Слишком много книг? Вы можете уточнить книги по запросу «Экспериментальная физика» (в скобках показано количество книг для данного уточнения)

Переключить стиль отображения:

Молекулярная теория адсорбции в пористых телах

Отсутствует

Процессы в пористых телах составляют основу многих традиционных и современных технологий: каталитических, сорбционных, мембранных, электрохимических, хроматографических, очистки и разделения жидких и газовых смесей, капиллярной конденсации и десорбции, многофазной фильтрации и напыления, смачивания…

Отсутствует

В монографии представлены обобщенные результаты теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия лазерного излучения с металлами при лазерной резке листовых материалов. Внимание уделено построению физико-математических моделей с учетом многообразия теплофизических процессов, главными и…

Отсутствует

Изложены теоретические и прикладные вопросы аэродинамики летательных аппаратов. Приведены сведения из кинематики и динамики газов; даны основные уравнения аэродинамики, аналитические и численные методы расчета вихревых, потенциальных, плоских, пространственных и вязких течений. Рассмотрены теории с…

Отсутствует

Книга содержит задания и возможные решения II Международной олимпиады по экспериментальной физике, проходившей с 27 ноября по 7 декабря 2014 года на базе ГБОУ Детский оздоровительно-образовательный центр «Команда». Олимпиада проводилась для учеников 8–11-х классов, включала в себя три тура, на кажд…

Отсутствует

Монография посвящена систематическому изложению основ физики флуктуационных электромагнитных полей твердых тел и их связи с фундаментальными явлениями в природе. С единых позиций излагаются современные теоретические модели тепловых полей и разнообразные способы описания их корреляционных свойств. Н…

Отсутствует

Книга посвящена проблеме фазовых превращений в твердых телах при высоком давлении (ВД). Рассмотрены следующие вопросы: фазовые равновесия при ВД в элементах (углероде, кремнии, германии, титане, цирконии, железе, галлии, церии), в соединениях I VII II VI III V типа A B ; A B ; A B , в сплавах на ос…

Отсутствует

В монографии исследованы симметричные и несимметричные отрывные течения и их перестройка около пар тел различной формы в широком диапазоне чисел Маха и Рейнольдса. Дан анализ нестационарных отрывных течений около различных тел (сфера, торец, конус), впереди которых установлена невращающаяся или вра…

Отсутствует

В монографии приведены результаты экспериментальных исследований генерации импульсных электронных и ионных пучков гигаваттной мощности в диодах со взрывоэмиссионным катодом в условиях быстрого формирования плазмы на всей рабочей поверхности катода. Рассмотрены наиболее важные физические процессы пр…

Отсутствует

Рассмотрены основные характеристики рассеянного и собственного радиотеплового излучения природных сред. Дан анализ электродинамических моделей различных поверхностей Земли и окружающей атмосферы. Разработаны модели радиотехнических сигналов и их статистических характеристик в области регистрации ан…

Книга содержит описания учебных экспериментальных исследований явления полного внутреннего отражения от границы оптически однородной и слоисто-неоднородной сред. Предложены простые физические приборы и модели. Рассмотрены занимательные и поучительные опыты. Все эксперименты доступны и могут быть по…

Отсутствует

В работе обобщены результаты исследований электретного состояния неорганических и органических оксидных соединений, рассматривается влияние электретного состояния на развитие сегнетоэлектрической поляризации и электрофизические свойства сегнетоэлектриков. Рассмотрены вопросы практического использов…

Отсутствует

Приведены основные методы расчета распределения плотности молекулярных потоков по поверхностям вакуумных установок. Исследованы основные методы моделирования вакуумных условий с заданной плотностью молекулярных потоков. На примерах рассмотрен расчет распределения плотности молекулярных потоков по п…

Отсутствует

В книге обобщаются результаты теоретического исследования процесса ускорения электронов в классическом круговом и разрезном микротронах, результаты экспериментов по проверке теоретических выводов и по исследованию свойств ускоренных в микротроне электронов. Рассматриваются пути применения микротрон…

Отсутствует

Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований газодинамических процессов в каналах. Исследование процессов отрывных течений позволило выявить основные закономерности, определить параметры подобия и построить на этой основе приближенные теоретические модели этого сложнейшего…

Отсутствует

В пособии освещены вопросы, связанные с основами квантовой теории, специфическими особенностями квантовых объектов и прецизионными измерениями в случае интерференции третьего порядка и самовоздействия света в средах с кубичной нелинейностью. Рассмотрены параметрическое рассеяние света в квантовых и…

Отсутствует

Изложены основы теории сжимаемости конденсированных сред, устройство и характеристики техники взрывного и ударного нагружения, принципы действия измерительных и регистрирующих устройств для газодинамических экспериментов с конденсированными веществами. Рассмотрены алгоритмы нахождения характеристик…

Отсутствует

Рассмотрены различные классы обратных задач механики деформируемого твердого тела – ретроспективные, граничные, коэффициентные, геометрические, в которых по некоторой дополнительной экспериментальной информации о решении определяются коэффициенты дифференциальных операторов, начальные условия, гран…

Отсутствует

В монографии обобщены результаты исследований, проведенных автором в области аэродинамики воздушных винтов и винтокольцевых движителей. Рассмотрены характеристики одиночных, соосных, двухрядных винтов при различном числе лопастей в профилированном кольце и без кольца. Даны характеристики воздушных …

Отсутствует

Рассматриваются физические, математические и численные модели взаимодействия потоков столкновительной и бесстолкновительной плазмы с внесенными в них телами. Проведены обширные вычислительные эксперименты, в результате которых получены функции распределения заряженных частиц в лобовой, боковой и те…

Отсутствует

Главная особенность учебника – многоуровневая концепция изложения важнейших экспериментальных фактов и основ теории физических явлений с учетом современных научных достижений. Книга включает следующие основные разделы: электромагнитная теория света, излучение света, интерференция, дифракция, диспе…

Отсутствует

Книга представляет собой том II монографии «Аэрогазодинамика реактивных сопел». Она посвящена решению такой важной проблемы, как управление отрывными течениями в доменных областях с целью снижения донного сопротивления. Сделано обобщение обширного количества, в основном, экспериментальных данных, п…

Отсутствует

Настоящая монография посвящена теории оптических высокодобротных микрорезонаторов и их применению в линейной, нелинейной, квантовой и прикладной оптике. Оптические микрорезонаторы с модами типа шепчущей галереи, предложенные впервые российскими учеными, уникально сочетают субмиллиметровый размер с …

Отсутствует

Освещены вопросы тепло- и массообмена при выращивании монокристаллов из расплава. Рассматриваются физические и математические модели процессов теплопереноса и формообразования при росте кристаллов из расплава. Основное внимание уделено экспериментальному и теоретическому исследованию процессов тепл…

Отсутствует

В монографии рассмотрены методические основы создания сложных технических систем, стойких к воздействию дестабилизирующих факторов различной физической природы. На примере летательных аппаратов рассмотрена процедура расчетно-экспериментальной оценки стойкости. Показано, как на основе разработанных …

Отсутствует

Монография посвящена многообразным физическим явлениям и свойствам сжатого и разогретого вещества при высоких плотностях энергии. Рассмотрены способы генерации, диагностики, а также теоретические методы описания поведения вещества при экстремально высоких давлениях и температурах, получаемых в лабо…

Представленная монография посвящена проблеме модельных и натурных экспериментальных динамических исследований строительных конструкций атомных электростанций. Целью таких исследований было изучение динамических явлений в строительных конструкциях АЭС связанных с техногенными вибрациями различного п…

Отсутствует

Обобщены результаты преимущественно экспериментальных исследований процессов горения, воспламенения/самовоспламенения, быстрой дефлаграции и детонации в водородсодержащих горючих системах. Для анализа выбраны исследования при начальных условиях, представляющих практический интерес для проблем водор…

Отсутствует

В монографии обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области физики контактного плавления твердых растворов с металлами и электропереноса в контактных прослойках. Рассмотрен механизм начальной стадии контактного плавления на наноуровне. Описано влияние малых примесей ще…

Отсутствует

В монографии приведены описания патентов РФ на изобретения в области детекторных материалов и устройств, полученных за последние 10 лет разработки, которые выполнены на кафедре экспериментальной физики (ЭФ) УГТУ-УПИ в содружестве с другими кафедрами и организациями, в том числе с зарубежными. В свя…

Отсутствует

В книге рассматриваются вопросы разработки методов воспроизведения в лабораторных экспериментах условий орбитального полета по скорости набегающих на летательный аппарат потоков заряженных и нейтральных частиц, их концентрации и температуре и исследования в таких потоках характеристик приборов, нап…

Отсутствует

Учебное пособие представляет собой руководство к выполнению необходимого физического эксперимента и обработке результатов измерений. Содержит описания лабораторных работ по разделам «Поступательное движение», «Вращательное движение», «Механические колебания» и «Упругие силы». Данное издание являетс…

Отсутствует

Книга посвящена изложению многолетнего опыта разработки, создания и использования газодинамических установок кратковременного действия для аэродинамических экспериментов. Приведено подробное описание конструкций газодинамических установок, разработанных автором для экспериментальных исследований в …

Отсутствует

Рассматриваются простейшие прикладные варианты теории упругопластического деформирования при пропорциональном (простом) и непропорциональном (сложном) нагружениях. Излагаются методы идентификации материальных функций, замыкающих варианты теории. Анализируются результаты теоретических и эксперимента…

Отсутствует

Книга является введением в современную оптику гауссовых пучков и затрагивает широкий круг вопросов, связанных с формированием и преобразованием параксиальных световых полей, обобщающих классические пучки Эрмита Гаусса и Лагерра-Гаусса. Впервые изложена теория структурно устойчивых световых полей, в…

Отсутствует

В монографии обобщены и систематизированы результаты исследований струйных систем увеличения подъемной силы крыльев, выполненных в ЦАГИ, а также опубликованных в отечественных и зарубежных изданиях в течение последних 30–40 лет. Рассмотрены системы управления пограничным слоем и циркуляцией путем т…

Отсутствует

В книге на материале экспериментальных данных описан метод исследований слоистых наноструктур, основанный на использовании зеркального отражения, пропускания, преломления и рассеяния поляризованных нейтронов. На конкретных примерах изложены элементы теории прохождения нейтронов через слоистую струк…

Отсутствует

В книге рассматриваются вопросы теплообмена в системах, в которых в силу различных причин происходит выделение теплоты (электрические машины и аппараты, ускорители заряженных частиц). Исследование процессов теплообмена проводится на основе полученных точных и приближенных аналитических решений. В о…

Отсутствует

Монография посвящена описанию физических свойств поверхности, современных экспериментальных методов ее исследования и теоретических методов расчета поверхностных и адгезионных характеристик различных материалов. Представлены разработанные авторами методы, позволяющие в хорошем согласии с эксперимен…

Отсутствует

На основе базовых положений электродинамики разработана самосогласованная теория возбуждения и связи волноводных мод, применимая к любым (закрытым и открытым) волноведущим структурам. Рассмотрены волноведущие структуры, содержащие в своем составе среды с изотропными, анизотропными и бианизотропными…

Отсутствует

Представлены современные методики экспериментальных измерений, приведены данные по основам построения математических моделей, описывающих состояния горящей газовзвеси при различных начальных характеристиках турбулентности, составах газовзвеси и режимных параметрах. Рассмотрены результаты эксперимен…

Отсутствует

В работе рассмотрены вопросы диагностики неоднородностей водной среды с использованием гидроакустической параметрической антенны. Неоднородности водной среды при этом имеют геометрически правильную форму: сферы, цилиндра и сфероида. Теоретически и экспериментально исследуются волновые процессы, про…

Отсутствует

В монографии рассмотрен круг вопросов, связанных с проблемами описания и экспериментальной аттестации отдельных границ и ансамблей границ зерен в поликристаллах, а также исследования их роли в таких процессах, как зернограничная диффузия, релаксация и рост зерен. Предпринята попытка построить доста…

Отсутствует

Учебник представляет собой первую часть серии «Университетский курс общей физики», предназначенную для студентов физических специальностей вузов. Отличительная его особенность – многоуровневая концепция изложения важнейших экспериментальных фактов и основ теории физических явлений с учетом современ…

Отсутствует

В монографии рассмотрены вопросы горения топлив в тепловых машинах различного назначения, воздействия продуктов их сгорания на человека и окружающую среду. Описаны механизмы формирования токсичных веществ при горении и пути снижения их эмиссии. Изложен метод расчета равновесного состава продуктов…

Отсутствует

В книге применительно к электрическим машинам нового типа описаны результаты исследования фундаментальных свойств, структуры и динамики промежуточного и смешанного состояний низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводников I и II рода. Локальное изменение фазового состояния сверхпроводнико…

Отсутствует

Учебное пособие написано в соответствии с содержанием Государственных образовательных стандартов, программой практикума (раздел «Биохимические методы анализа»), программой дисциплины «Химические основы и методы анализа живых систем», программой дисциплины «Биотехнология и организация аналитического…

Отсутствует

Приведены результаты систематизации исследований конвективного теплообмена летательных аппаратов на атмосферном участке полета, в том числе с учетом влияния трехмерности течения, неравновесных физико-химических процессов в газе и на поверхности аппарата, ламинарно-турбулентного перехода пограничног…

Отсутствует

В книге изложены результаты экспериментальных исследований механизмов возникновения неустойчивого режима горения в модельных камерах сгорания. Рассмотрены механизмы излучения звуковых колебаний модулированным зарядом, вопросы диагностики и управления неустойчивостью горения с помощью электрических …

Отсутствует

Настоящая книга посвящена обнаружению и изучению нового эффекта – индуцированного дрейфа, вызванного действием периодических электрических и магнитных полей на структурированные растворы солей в жидких полярных диэлектриках. Она содержит информацию как экспериментального, так и теоретического харак…

Отсутствует

Описаны возможности и современное состояние исследований низкотемпературной плазмы методами классической и лазерной спектроскопии. Рассматриваются вопросы физической интерпретации результатов применения методов эмиссии, абсорбции, рефракции и рассеяния света к термически неравновесной плазме, их св…

Отсутствует

Приводятся избранные лекции выдающегося американского физика, лауреата Нобелевской премии Р. Фейнмана. В них рассматриваются этапы становления современной физики и ее концепций, связь физики с другими науками, теория тяготения, квантовая механика, симметрия законов физики, специальная теория относи…

Отсутствует

Книга посвящена экспериментальному исследованию связи квазиупорядоченной структуры турбулентного пограничного слоя с традиционно измеряемыми осредненными характеристиками течения в пограничном слое. Рассмотрен механизм периодического обновления течения в вязком подслое турбулентного пограничного сл…

Отсутствует

Рассматривается новый экспериментальный метод измерения температуры нагретых объектов по непрерывному спектру теплового излучения, регистрируемому в широком интервале длин волн (например, от 200 до 1000 нм). Обсуждаются преимущества спектральной пирометрии перед традиционными методами яркостной и ц…

Отсутствует

Приведены современные термины и понятия из области обработки давлением. Изложена физическая сущность наиболее распространенных современных операций обработки давлением, рассмотрены их технологические возможности, даны зависимости для расчета основных технологических параметров. Представлены схемы о…

Экспериментальные профили ударных волн в конденсированных веществах