Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Физика: Программа курса для студентов вечернего отделения

Голосов: 0

Приведена программа курса физики для студентов вечернего отделения, включающая содержание курса, темы семинарских занятий, а также списки основной и дополнительной литературы по курсу. Разработана на кафедре физики МИРЭА(ТУ).

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
     МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
       (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)




                                           "Утверждаю"
                             Заведующий кафедрой физики

                          _____________А.А. Задерновский

                              "____"_____________2005 г.




            ПРОГРАММА
                 курса физики
       для студентов вечернего отделения




                  МОСКВА
                   2005


                                                                    2


            СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ФИЗИКИ
                          ЛЕКЦИИ
                      ЧАСТЬ 1 (18 лекций)

            Раздел 1. МЕХАНИКА (9 лекций)
Кинематика. Динамика. Законы сохранения. Вращательное
               и колебательное движение.

1. Введение. Кинематика материальной точки.
Предмет физики. Связь физики с другими науками. Представление о
свойствах пространства и времени, лежащие в основе классической
механики. Кинематика материальной точки. Радиус-вектор, скорость,
ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорения. Радиус кривизны
траектории. Движение по окружности. Угловые скорость и ускорение и их
связь с линейными характеристиками движения.

2. Динамика материальной точки.
Законы динамики. Сила. Масса. Инерциальные системы отсчета.
Фундаментальные взаимодействия. Силы в природе. Свойство сил
упругости, трения. Закон всемирного тяготения. Внешние и внутренние
силы. Центр инерции. Закон сохранения импульса.

3. Работа и кинетическая энергия.
Работа переменной силы. Кинетическая энергия системы и ее связь с
работой внешних и внутренних сил. Примеры: работа сил тяготения и
упругости. Понятие поля.

4. Работа и потенциальная энергия.
Потенциальная энергия системы. Примеры: энергия упругой деформации,
энергия тяготения. Полная механическая энергия системы. Закон
сохранения механической энергии.

5. Механика твердого тела.
Понятие абсолютно твердого тела. Поступательное и вращательное
движение твердого тела. Момент силы. Момент импульса. Момент
инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики
вращательного движения.


                                                                    3


6. Механика твердого тела.
Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая
энергия вращающегося тела. Работа внешних сил при вращении твердого
тела.

7. Колебательное движение
Основные характеристики колебательного движения: частота, период,
фаза, амплитуда. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение
гармонических колебаний и его решение. Колебания математического и
физического маятников. Энергия гармонических колебаний.

8. Затухающие колебания.
Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение.
Логарифмический декремент и коэффициент затухания. Апериодический
процесс. Вынужденные колебания и резонанс. Сложение гармонических
колебаний одного направления и одной частоты.

9. Волновые процессы в механике.
Волновые процессы. Механизм образования механических волн в упругой
среде.   Продольные     и    поперечные     волны.   Синусоидальные
(гармонические) волны. Уравнение плоской волны. Длина волны и
волновое число. Волновой вектор. Волновое уравнение.

     Раздел II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА (9 лекций)
    Молекулярно-кинетическая теория. Термодинамика.
                    Реальные газы.

10. Основные понятия молекулярно-кинетической теории.
Статистический      и    термодинамический   методы  исследования.
Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов
и его сравнение с уравнением Клапейрона-Менделеева.

11. Внутренняя энергия идеального газа.
Среднеквадратичная скорость молекул. Молекулярно-кинетическое
толкование абсолютной температуры. Число степеней свободы молекулы.
Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.
Внутренняя энергия идеального газа.


                                                                    4


12. Термодинамика. Первый закон термодинамики.
Работа газа при его расширении. Количество теплоты. Первый закон
термодинамики. Применение первого закона термодинамики к
изопроцессам идеального газа.

13. Теплоемкость идеального газа.
Понятие теплоемкости. Классическая молекулярно-кинетическая теория
теплоемкости идеального газа. Границы применимости закона
равнораспределения энергии. Адиабатический процесс. Зависимость
теплоемкости от вида процесса.

14. Циклические процессы. Цикл Карно.
Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Тепловые
двигатели и холодильные машины. Цикл Карно для идеального газа и его
КПД.

15. Энтропия. Второй закон термодинамики.
Понятие энтропии. Энтропия идеального газа. Второй закон
термодинамики.    Статистическое    толкование второго закона
термодинамики. Проблемы экологии.

16. Статистика идеального газа.
Основные понятия теории вероятности. Закон Максвелла для
распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям
теплового движения. Статистический метод описания и категории
необходимости и случайности. Закон Больцмана для распределения частиц
во внешнем потенциальном поле. Барометрическая формула.

17. Реальные газы.
Отступления от законов идеального газа. Реальные газы. Силы и
потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнение
Ван-дер-Ваальса.     Сравнение   изотерм    Ван-дер-Ваальса    с
экспериментальными. Критическое состояние. Внутренняя энергия
реального газа. Сжижение газов.

18. Oбзорная лекция.


                                                                   5


                    ЧАСТЬ II. (18 лекций)
     Раздел III. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. (18 лекций).
  Постоянное электрическое поле в вакууме и в веществе.
 Постоянный ток. Магнитное поле в вакууме и в веществе.
   Электромагнитная индукция. Уравнения Максвелла.

1. Постоянное электрическое поле в вакууме. Напряженность поля.
Электрические свойства тел. Закон сохранения электрического заряда.
Электрическое поле. Закон Кулона. Напряженность. Принцип
суперпозиции.

2. Теорема Гаусса
Силовые линии поля. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса.
Применение теоремы Гаусса к расчету полей заряженной плоскости,
цилиндра, шара, сферы.

3. Работа сил электрического поля. Потенциал.
Потенциальность постоянного электрического поля. Потенциал поля.
Связь напряженности и потенциала. Потенциал поля точечного заряда.
Потенциал поля заряженной плоскости, цилиндра, шара, сферы.

4. Электрическое поле в диэлектриках.
Свободные и связанные заряды. Полярные и неполярные молекулы.
Электронная поляризация. Ориентационная        поляризация. Вектор
поляризации    (поляризованность).   Электрическое   поле    внутри
диэлектрика.   Диэлектрическая     проницаемость   среды.   Вектор
электрической индукции (электрическое смещение). Теорема Гаусса для
электрической индукции. Условия на границе раздела двух
диэлектрических сред.

5. Проводники в электрическом поле. Электроемкость.
Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в
проводнике. Электроемкость. Электроемкость уединенного проводника.
Конденсаторы. Емкость плоского, сферического, цилиндрического
конденсатора.

6. Энергия электрического поля.
Энергия заряженного уединенного проводника, конденсатора и системы
проводников. Энергия электрического поля соленоида. Объемная
плотность энергии магнитного поля.


                                                                    6



7. Постоянный электрический ток.
Постоянный электрический ток, его характеристики и условия
существования.     Разность  потенциалов,    электродвижущая   сила,
напряжение. Закон Ома. Правила Кирхгофа. Работа, мощность и тепловое
действие тока. Закон Джоуля-Ленца. Сверхпроводимость.

8. Классическая теория электропроводности металлов.
Природа носителей тока в металлах. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца
в дифференциальной форме. Трудности классической теории
электропроводности.

9. Постоянное магнитное поле в вакууме.
Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа
и его применение к расчету полей прямого и кругового токов. Магнитное
поле на оси кругового тока. Магнитный момент витка с током.

10. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции.
Вихревой характер магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора
магнитной индукции и ее применение к расчету полей прямолинейного
проводника с током, соленоида и тороида.

11. Действие магнитного поля на токи и заряды.
Закон Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с током.
Контур с током в магнитном поле. Магнитный поток. Работа перемещения
проводника и контура с током в магнитном поле. Действие магнитного
поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в
магнитном поле. Эффект Холла.

12. Магнитное поле в веществе.
Понятие об элементарных токах. Магнитные моменты атомов. Типы
магнетиков. Микро- и макротоки. Намагничивание вещества. Вектор
намагничивания. Описание магнитного поля в веществе. Магнитная
восприимчивость и магнитная проницаемость. Напряженность магнитного
поля. Закон полного тока. Условия на границе раздела двух сред.

13. Магнетики.
Деление вещества на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Элементарная      теория    диамагнетизма.  Элементарная    теория
парамагнетизма.     Зависимость   магнитной  восприимчивости    от
температуры. Ферромагнетизм. Кривая намагничивания. Магнитный
гистерезис. Точка Кюри. Домены.


                                                                    7



14. Электромагнитная индукция.
Электромагнитная индукция. Правило Ленца. Закон Фарадея-Максвелла и
его вывод из закона сохранения энергии, а также на основе электронной
теории. Метод измерения магнитной индукции Столетова.

15. Самоиндукция. Токи при замыкании и размыкании цепи.
Явление самоиндукции. Индуктивность. Токи при замыкании и
размыкании цепи. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность.
Энергия системы проводников с током. Плотность энергии магнитного
поля.

16. Электромагнитные колебания
Электромагнитные     колебания    в    колебательном    контуре.
Дифференциальное уравнение собственных колебаний в контуре и его
решение. Формула Томсона.

17. Уравнения Максвелла.
Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Ток смещения.
Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и
дифференциальной формах.

18. Обзорная лекция.


                                                                   8


                   ЧАСТЬ III (18 лекций)
            Раздел IV. ОПТИКА (12 лекций)
   Интерференция. Дифракция. Поляризация. Дисперсия.
               Квантовые свойства света.

1. Интерференция света.
Электромагнитная природа света. Скорость света. Интенсивность.
Интерференция световых волн. Принцип суперпозиции. Когерентность и
монохроматичность.   Время     и   длина    когерентности.   Расчет
интерференционной картины от двух источников. Оптическая длина пути.
Способы получения интерференционных картин.

2. Интерференция света.
Интерференция света в тонких пленках. Полосы равной толщины и
равного наклона. Кольца Ньютона. Интерферометры. Применение
интерференции. Просветление оптики.

3. Дифракция света.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
Дифракция Френеля от диска и круглого отверстия.

4. Дифракция света.
Дифракция в параллельных лучах от щели. Дифракционная решетка.
Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность
дифракционной решетки. Дифракция на пространственной решетке.
Формула Вульфа-Брэгга. Исследование структуры кристаллов.

5. Поляризация света.
Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Степень
поляризации. Поляризация при отражении и преломлении света на
границе двух диэлектрических сред. Угол Брюстера.

6. Поляризация света.
Естественная анизотропия. Одноосные кристаллы. Поляроиды и
поляризационные призмы. Пластинки в 1/4 и 1/2 длины волны.
Искусственная анизотропия. Электрооптические эффекты Керра и
Поккельса. Упругооптический эффект. Вращение плоскости поляризации.
Оптическая активность. Магнитооптический эффект Фарадея.


                                                                      9


7. Взаимодействие излучения с веществом.
Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсии. Связь дисперсии с
поглощением. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорости света.
Поглощение света. Закон Бугера. Рассеяние света. Закон Рэлея. Излучение
Вавилова - Черенкова.

8. Элементы специальной теории относительности.
Преобразование Галилея. Механический принцип относительности. Опыт
Майкельсона. Постулаты СТО. Преобразования Лоренца. Релятивистское
изменение длин и промежутков времени. Релятивистская динамика.
Взаимосвязь массы и энергии покоя. Соотношение между энергией,
импульсом и массой. Границы применимости классической механики.

9. Тепловое излучение.
Равновесное излучение. Испускательная и поглощательная способности.
Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Распределение энергии в
спектре    абсолютно    черного   тела.   Формула     Рэлея-Джинса.
"Ультрафиолетовая катастрофа".

10. Тепловое излучение.
Квантовая гипотеза и формула Планка. Следствия формулы Планка.
Законы Стефана-Больцмана и Вина. Оптическая пирометрия.

11. Квантовые свойства света.
Опыт Боте. Энергия и импульс фотона. Корпускулярно-волновой дуализм
излучения. Тормозное рентгеновское излучение и его коротковолновая
граница. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Виды фотоэффекта.

12. Квантовые свойства света.
Эффект Комптона и его теория. Давление света. Опыты Лебедева.
Квантовое и волновое объяснения давления света.


    Раздел V. ОСНОВЫ АТОМНОЙ ФИЗИКИ (3 лекции)
      Спектры. Атом. Введение в квантовую механику.

13. Строение атома.
Закономерности в атомных спектрах. Сериальные формулы. Модель атома
Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц. Ядерная модель
атома. Опыт Франка и Герца.


                                                                     10


14. Теория атома Бора
Постулаты Бора. Элементарная боровская теория водородного атома.
Рентгеновские характеристические спектры. Закон Мозли.

15. Волновые свойства частиц.
Гипотеза де Бройля. Длина волны де Бройля. Опытное обоснование
корпускулярно-волнового дуализма частиц. Дифракция электронов.
Соотношение неопределенностей. Уравнение Шредингера. Волновая
функция и ее статистический смысл. Стационарные состояния.


        Раздел VI. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И
         ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ (3 лекции)
  Атомное ядро. Ядерные реакции. Элементарные частицы.

16. Строение атомного ядра.
Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Состав
ядра. Нуклоны. Понятие о свойствах и природе ядерных сил. Энергия
связи ядра. Удельная энергия связи ядра и ее зависимость от массового
числа. Радиоактивность. Закономерности α и β - распадов атомных ядер.
Закон радиоактивного распада. Активность. Ядерные реакции и законы
сохранения.

17. Ядерные реакции. Элементарные частицы.
Реакции деления. Цепная реакция. Реакция синтеза. Ядерная и
термоядерная энергетика. Проблема управляемых термоядерных реакций.
Методы получения и наблюдения элементарных частиц. Космические
лучи и ускорители.

18. Обзорная лекция.




Программу составили: Ю.И. Туснов, Ю.Н. Епифанов, А.А. Задерновский



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика