Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 1.19 Mb.
|
7. ПЛАН УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ Курс 2, семестр 3 7.1. Формы и график проведения текущих и промежуточных контрольных мероприятий (аттестаций) с указанием вклада в процент успеваемости и в ИНО
Указания для подсчета процента успеваемости: 1. Одна лаб. раб. – 10% (допуск – 3%; выполнение – 4%; оформление отчета – 3%) 2. Одно д.з. (к.р.) – 20% (тетрадь с выполненным д.з. – 5%; защита д.з. (к.р.) – 15%) 3. Коллоквиум – 20% 7.2. План лекций Лекция 1. Колебательные процессы. Поведение механических систем вблизи состояния устойчивого равновесия. Электромагнитные колебания. Единый подход к описанию колебаний различной природы. Кинематика гармонических механических колебаний: смещение, амплитуда, период, частота, фаза, циклическая частота, уравнение колебаний, скорость и ускорение. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Динамика гармонических механических колебаний: условие гармонических колебаний; квазиупругая сила; математический и физический маятники. Приведенная длина физического маятника. Лекция 2. Кинетическая и потенциальная энергии гармонического осциллятора. Их изменение со временем. Полная механическая энергия гармонического осциллятора. Представление колеблющейся величины в виде вращающегося вектора. Сложение двух гармонических колебаний с одинаковыми частотами, совершающихся в одном направлении. Амплитуда и фаза результирующего колебания. Зависимость амплитуды результирующего колебания от амплитуд и разности фаз складывающихся колебаний. Условия усиления и максимального усиления колебаний. Условия ослабления и наибольшего ослабления колебаний. Лекции 3,4. Механическая (упругая) волна. Механизм возникновения и условия существования упругих волн. Поперечные и продольные волны. Скорость упругих волн, ее зависимость от свойств среды. Длина волны и волновое число. Фронт волны. Плоская и сферическая волны. Уравнение плоской волны. Волновое уравнение. Энергетические характеристики волн: объемная плотность энергии, поток энергии, плотность потока энергии, интенсивность волн. Спектральные энергетические величины. Электромагнитная волна, условие и механизм ее возникновения. Скорость и длина электромагнитной волны в вакууме и в различных средах. Показатель преломления среды. Поперечность электромагнитной волны. Фазы колебаний Е и Н в электромагнитной волне. Взаимодействие электромагнитной волны с веществом, явления, которые имеют место при этом. Шкала электромагнитных волн. Характеристика электромагнитных волн различных интервалов длин волн. Роль видимого света в возникновении квантовой физики и теории относительности. Лекция 5. Интерференция волн. Когерентные колебания и волны. Условия когерентности волн. Оптическая длина пути (о.д.п.) волны. Связь разности о.д.п. волн с разностью фаз колебаний, вызываемых волнами. Амплитуда результирующего колебания при интерференции двух волн. Условия максимумов и минимумов амплитуды при интерференции двух волн. Интерференционные полосы и интерференционная картина. Вид интерференционной картины и распределение интенсивности при интерференции двух сферических волн. Ширина интерференционной полосы. Интерференционный спектр. Способы осуществления интерференции света. Осуществление интерференции света с помощью тонкой пленки. Разность о.д.п. волн для интерференции на тонкой пленке в отраженном и в проходящем свете. «Потеря» полуволны при отражении. Условия максимумов и минимумов интерференции света на плоской пленке в отраженном и в проходящем свете. Частные случаи интерференции света на тонкой пленке: цвета пленки, полосы равной толщины, полосы равного наклона. Лекция 6. Стоячая волна как частный случай интерференции. Уравнение плоской стоячей волны. Амплитуда стоячей волны. Узлы и пучности стоячей волны, их координаты. Расстояния между соседними пучностями и узлами. Фазы колебаний частиц среды между соседними узлами и с разных сторон узла стоячей волны. Превращения и перенос энергии в стоячей волне. Образование стоячей волны в сплошной ограниченной среде. Условия возникновения стоячей волны в стержне, в столбе воздуха, в натянутой струне. Собственные (нормальные, резонансные) частоты колебаний стержня, столба газа в трубе, натянутой струны. Лекция 7. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля, объяснение дифракции на ее основе. Методы применения принципа Гюйгенса-Френеля: аналитический метод, графический метод, метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и на круглой преграде. Прямолинейность распространения света. Переход от волновой оптики к геометрической. Лекция 8. Дифракция Фраунгофера на одной щели, на двух щелях, на дифракционной решетке. Дифракционный спектр. Понятие о голографии и дифракции рентгеновских лучей на кристаллах. Лекция 9. Естественный свет. Поляризованный свет. Способы получения поляризованного света. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера. Оптическая анизотропия. Двойное лучепреломление. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей. Ход обыкновенного и необыкновенного лучей в призме Николя. Дихроизм, поляроиды. Интенсивность поляризованного света, прошедшего через поляризующее устройство. Закон Малюса. Поляризатор и анализатор. Искусственная анизотропия. Применение искусственной анизотропии для анализа напряженных состояний (фотоупругость). Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Постоянная вращения оптически активного вещества (удельная оптическая активность). Лекция 10. Тепловое излучение. Равновесность теплового излучения. Характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа; функция Кирхгофа. Спектр теплового излучения абсолютно черного тела при различных температурах. Первый и второй законы Вина для теплового излучения тел. Формула Рэлея-Джинса, ее не соответствие спектру теплового излучения. Гипотеза Планка. Формула Планка для кванта энергии гармонического осциллятора. Формула Планка для спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела и ее соответствие опытным законам теплового излучения. Лекция 11. Внешний фотоэлектрический эффект. Электрическая схема его наблюдения. Закон сохранения энергии при вылете электрона из металла (при фотоэффекте). Вольтамперная характеристика фототока при различных падающих потоках энергии монохроматического света и при различных частотах падающего света. Опытные закономерности и законы внешнего фотоэффекта. Сила фототока насыщения. Задерживающее напряжение. Красная граница фотоэффекта. Безынерционность фотоэффекта. Невозможность объяснения закономерностей и законов фотоэффекта на основе только волновых представлений о свете. Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Объяснение опытных закономерностей фотоэффекта на основе квантовых представлений о свете. Лекция 12. Фотоны, их характеристики. Корпускулярно-волновая природа света. Ядерная модель атома. Ее несоответствие классической физике. Постулаты Бора. Объяснение спектральных закономерностей излучения атомов водорода на их основе. Объяснение устойчивости атомов в квантовой физике. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Формула де Бойля. Корпускулярно-волновая природа частиц. Экспериментальное подтверждение волновых свойств электронов. Лекция 13. Волновая функция. Уравнение бегущей и стоячей волн как примеры волновой функции. Неопределенности характеристик микрочастиц. Соотношения неопределенностей. Уравнение Шредингера. Его роль в квантовой физике. Стационарное состояние частицы. Волновая функция и уравнение Шредингера для стационарных состояний. Свободная частица. Уравнение Шредингера и его решение для свободной частицы. Потенциальная кривая. Потенциальная яма. Потенциальный барьер. Уравнение Шредингера и его решение для частицы в прямоугольной бесконечной потенциальной яме. Квантование волнового числа, импульса и энергии частицы. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора. Условие квантования энергии и его сопоставление с формулой Планка для энергии гармонического осциллятора. Прохождение частицы через потенциальный барьер (туннельный эффект). Лекция 14. Водородоподобный атом (ион). Уравнение Шредингера для электрона в водородоподобном атоме. Квантование энергии, орбитального момента импульса, проекции орбитального момента импульса электрона на физически выделенное направление. Смысл главного, орбитального и магнитного квантовых чисел. Распределение плотности вероятности местонахождения электрона в атоме (электронное облако). Боровский радиус. Объяснение устойчивости атомов. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Лекция 15. Принцип Паули для электронов в многоэлектронных атомах. Электронные слои (оболочки) и оболочки (подоболочки) многоэлектронных атомов. Последовательность их заполнения. Число электронов в заполненных слоях и оболочках атомов. Электронные конфигурации атомов. Объяснение периодичности химических свойств элементов (закон Менделеева). Поглощение и изучение энергии атомами. Правило частот Бора. Правила отбора. Серии линий в спектрах излучения атомов. Самопроизвольное и вынужденное излучение. Понятие об излучении лазеров. Особенности лазерного излучения. Лекция 16. Состав и строение ядер атомов. Взаимодействие нуклонов. Энергия связи ядер. Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения, их природа и происхождение. Закон радиоактивного распада. Лекция 17. Ядерные реакции. Типы ядерных реакций. Реакция деления тяжелых ядер. Цепная реакция деления ядер. Реакция синтеза легких ядер. Элементарные и фундаментальные частицы, их характеристики. Обменный механизм взаимодействия. Единство взаимодействия и материи. Лекция 18. Резервная 7.3. План практических занятий 2-й курс, 3 семестр 1-е занятие. Вводное. Информация о текущих и итоговых контрольных мероприятиях. Распределение студентов по индивидуальным вариантам домашнего задания № 1 «Колебания, волны, волновая оптика» и выдача номеров задач, входящих в каждый вариант (для решения по мере изучения тем). Повторение темы «Колебания» и решение задач по этой теме. Задание: 1) повторить тему «Механические и электромагнитные волны»; 2) попробовать решить задачи по теме «Колебания» из своего варианта. 2-е занятие. Разбор темы «Волны»: скорость упругих волн, характеристики волн, уравнение волны и решение задач на эти темы. Задание: 1) ознакомиться с темой «Элементы акустики»; 2) попробовать решить задачи по темам «Скорость упругих волн», «Длина волны», «Уравнение волны» из своего варианта домашнего задания. 3-е занятие. Разбор темы «Элементы акустики»: физические и физиологические характеристики звука, единицы их измерения. Решение задач по этой теме. Задание: 1) ознакомиться с темой «Стоячие волны» по лекции или учебнику; 2) попробовать решить задачи своего варианта по теме «Элементы акустики». 4-е занятие. Разбор темы «Стоячие волны»: уравнение плоской стоячей волны, узлы и пучности стоячей волны, их координаты, собственные частоты колебаний стержня, столба газа в трубе, натянутой струны. Решение задач по этой теме. Задание: 1) ознакомиться с темой «Интерференция света»; 2) попробовать решить задачи своего варианта по теме «Стоячие волны». 5-е занятие. Разбор темы «Интерференция света»: способы получения когерентных волн, интерференционная картина от двух источников, условия максимумов и минимумов амплитуды при интерференции. Решение задач по этой теме. Задание: 1) ознакомиться с темой «Интерференция света при отражении от тонких пленок»; 2) попробовать решить задачи своего варианта по теме «Интерференция света от двух источников». 6-е занятие. Разбор темы «Интерференция света на тонких пленках»: интерференция параллельного пучка света на плоскопараллельной планке (цвета пленки), полосы равной толщины, полосы равного наклона. Решение задач на эти темы. Задание: 1) ознакомиться с темой «Дифракция света»; 2) попробовать решить задачи своего варианта по теме «Интерференция света при отражении от тонких пленок». 7-е занятие. Разбор темы «Дифракция света»: принцип Гюйгенса-Френеля, метод зон Френеля, дифракция на круглом отверстии и на круглом диске. Решение задач на эти темы. Задание: попробовать решить задачи своего варианта по теме «Дифракция света». 8-е занятие. Разбор темы «Дифракция Фраунгофера в параллельных лучах»: дифракция на одной щели, дифракция на дифракционной решетке, дифракционный спектр. Решение задач на эти темы. Задание: 1) ознакомиться с темой «Поляризация света» по лекциям и учебным пособиям; 2) попробовать решить задачи по теме «Дифракция Фраунгофера в параллельных лучах». 9-е занятие. Разбор темы «Поляризация света»: способы получения поляризованного света, закон Брюстера, двойное лучепреломление, призма Николя, закон Малюса, вращение плоскости поляризации. Решение задач на эти темы. Задание: 1) подготовить тетради с выполненным домашним заданием № 1 для предоставления преподавателю; 2) подготовиться к контрольной работе по изученным темам. | ||||||||||||
