Министерство образования и науки россиской федерации федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего профессионального

• 
  прослушивание курса лекций;
  
• 
  подготовка к лекциям, практическим и лабораторным занятиям, включающая самостоятельную работу с основной и дополнительной литературой;
  
• 
  осмысление прослушанного и прочитанного материала;
  
• 
  участие в обсуждении вопросов, по темам практических занятий;
  
• 
  решение задач на практических занятиях;
  
• 
  выполнение контрольных работ;
  
• 
  подготовка к коллоквиумам, сдача коллоквиумов;
  
• 
  выполнение лабораторных работ;
  
• 
  оформление отчётов по выполненным лабораторным работам и их защита;
  
• 
  подготовка к итоговой аттестации (экзаменам);
  
• 
  сдача экзаменов;
  

Семестр №2

1. 
   Инвариантность электрического заряда. Преобразование электрических полей.
   
2. 
   Взаимодействие движущихся зарядов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции В.
   
3. 
   Закон Био- Савара- Лапласа.
   
4. 
   Использование закона Био- Савара- Лапласа для расчёта магнитных полей
   
5. 
   Сила Лоренца. Сила Ампера. Эффект Холла.
   
6. 
   Поток вектора В. Теорема Гаусса для магнитного поля.
   
7. 
   Циркуляция вектора В. Теорема о циркуляции вектора В. Закон полного тока.
   
8. 
   Магнитное поле соленоида.
   
9. 
   Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура.
   
10. 
    Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Закон Фарадея.
    
11. 
    Явление самоиндукции.
    
12. 
    Магнитное поле в веществе. Вектор напряжённости магнитного поля Н.
    
13. 
    Природа диа-, пара-, ферромагнетизма. Гистерезис.
    
14. 
    Уравнения Максвелла в интегральной форме.
    
15. 
    Гармонические колебания. Кинематическое описание гармонических колебаний.
    
16. 
    Динамика гармонических колебаний. Пружинный маятник.
    
17. 
    Гармонический осциллятор ( математический, физический маятники; колебательный контур ).
    
18. 
    Энергия гармонического осциллятора.
    
19. 
    Сложение гармонических колебаний. Спектральное разложение Теорема Фурье.
    
20. 
    Затухающие колебания ( механические, электрические )
    
21. 
    Вынужденные колебания. Явление резонанса в механических и электрических колебательных системах.
    

22. 
    Вращательная энергия молекулы. Уровни энергии.
    
23. 
    Спектры молекул.
    

1. На рисунке изображена траектория частицы. На участке 1-2 модуль скорости частицы возрастал, на участке 2-3 – не изменялся, на прямолинейном участке 3-4 – убывал. Изобразите вектор ускорения частицы на каждом из участков в точках А, В, С.

Обруч радиуса R без проскальзывания катится со скоростью Vo по горизонтальной поверхности. Определите модуль и направление угловой скорости  обруча; определите скорость VА точки А относительно земли.

4. Диск насажен на неподвижную ось 0. В точке А диска прикладывают одну из сил или . Под действием какой из сил угловое ускорение диска будет наибольшим? Ответ обоснуйте.

5. Тело массы m соскальзывает с начальной скоростью Vо с вершины горки высотой h1 , а затем поднимается на горку высоты h2 и останавливается. Определите работу силы трения.

3. На горизонтальную ось насажен шкив радиуса R. На шкив намотана нить, к свободному концу которой подвесили груз массой m. Считая массу шкива М равномерно распределенной по ободу, определить ускорение а, с которым будет опускаться груз и силу натяжения Fн нити.

1. Для двух длинных проводников, показанных на рисунке, изобразить вектор магнитной индукции в точке 0. Форма проводников и направление токов указаны на рисунке.

2. На рисунке представлен график зависимости индукции магнитного поля от времени. Изобразите график зависимости ЭДС индукции, возникающей в рамке, помещенной в это поле, от времени. Ответ обосновать.

3. Изобразите линии векторов и на границе раздела магнетиков, показанной на рисунке.

	4. Дан график зависимости смещения пружинного маятника от времени. Напишите уравнение для скорости маятника.
	5. При сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний траектория движения оказалась эллипсом, изображенным на рисунке. Напишите уравнения колебаний. Период колебаний 1с.

6. Имея график затухающего колебания определить коэффициент затухания и логарифмический декремент.

1. По контуру, изображенному на рисунке, протекает ток силой I = 10А. Определите индукцию магнитного поля в точке 0, если радиус дуги R = 0,1 м, а угол  = 60о.

2. Однородное магнитное поле, индукция которого В = 0,12Т, направлено перпендикулярно однородному электрическому полю напряженностью Е = 1,7  104В/м. Ион, пройдя ускоряющую разность потенциалов , а влетев в область, занятую полями со скоростью, перпендикулярной обоим полям, движется равномерно и прямолинейно. Определите отношение для этого иона.

3. В однородном магнитном поле, индукция которого В = 10-3 Т расположена прямоугольная рамка авсд, подвижная сторона которой ад длиной = 0,1 м движется со скоростью V = 20 м/с перпендикулярно линиям индукции поля. Определите ЭДС индукции, возникающую в рамке.

1. 
   Построить зависимость фототока насыщения от интенсивности светового потока для двух (постоянных) значений длины волны падающего света на катод фотоэлемента и .
   

2. 
   Какие значения может принимать орбитальный момент импульса электрона в атоме водорода в состоянии 4f. Показать графическую иллюстрацию его квантования.
   

3. 
   Чему равна кратность вырождения М-оболочки атома. Выписать квантовые числа всех состояний этой оболочки.
   

4. 
   Чему равна энергия излученного фотона при переходе электрона в атоме водорода из состояния 4d в состояние 2p, и какой спектральной серии принадлежит это излучение.
   

5. 
   Каким условиям должна удовлетворять волновая функция электрона при решении барьерных задач? Сформулируйте физический смысл волновой функции.
   

6. 
   Чему равна энергия квантового осциллятора в основном состоянии и как изменяется разность двух соседних энергетических уровней с увеличением квантового числа?
   

1. 
   спектральную плотность энергии этого тела на длине волны 600 нм ;
   
2. 
   энергетическую светимость в интервале длин волн от 590 до 610 нм.
   

3. 
   ЕпифановГ.И. Физика твёрдого тела.-М., 1999.
   
4. 
   Савельев И.В. Курс общей физики. - М., 2002- Т 1-5.
   
5. 
   Трофимова Т.И. Курс физики. -М., 2001
   

1. 
   Электрический заряд. Элементарный заряд. Точечный, объемный и поверхностный заряды. Плотность заряда. Закон сохранения электрического заряда.
   
2. 
   Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Силовые линии. Поток вектора напряженности.
   
3. 
   Электростатическая теорема Гаусса-Остроградского (вывод). Напряженность поля заряженных бесконечной плоскости, двух плоскостей, цилиндра, сферы и шара.
   
4. 
   Работа сил электрического поля. Циркуляция вектора напряженности. Условие потенциальности электростатического поля. Электростатический потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом. Взаимное расположение эквипотенциальных поверхностей и силовых линий. Потенциальная энергия заряда во внешнем электростатическом поле. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции для потенциала.
   
5. 
   .Электрический диполь. Дипольный момент. Потенциал и напряженность электростатического поля диполя. Диполь в однородном и в неоднородном электрическом поле.
   
6. 
   Свободные и связанные заряды в веществе. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации. Вектор диэлектрической поляризации. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость вещества. Вектор электрической индукции (электрического смещения). Закон Кулона и теорема Гаусса-Остроградского в присутствии диэлектрика. Электрическое поле внутри диэлектрика. Граничные условия для индукции, напряженности и потенциала электростатического поля на поверхности раздела диэлектриков. Понятие о сегнето- и пьезо-электриках.
   
7. 
   Электростатическое поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение статических зарядов на поверхности проводника.
   
8. 
   Электрическая емкость уединенного проводника. Электрический конденсатор. Емкость конденсатора. Плоский, цилиндрический и сферический конденсаторы. Соединение конденсаторов.
   
9. 
   Энергия взаимодействия системы электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия поля. Плотность энергии электрического поля.
   
10. 
    Электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Уравнение непрерывности. Постоянный ток.
    
11. 
    Напряжение на участке цепи без источника тока. Линейные и нелинейные проводники. Закон Ома для участка цепи. Активное сопротивление. Удельное сопротивление. Проводимость вещества. Закон Ома в дифференциальной форме.
    
12. 
    Источники тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила (ЭДС). Напряжение и закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС. Замкнутые и разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
    
13. 
    Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
    
14. 
    Классическая теория электропроводности металлов. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Недостатки классической теории проводимости.
    

1. 
   Волны. Волновой фронт и фаза волны. Плоские и сферические волны. Линейные и нелинейные волны. Одномерное волновое уравнение. Плоские монохроматические волны. Бегущие волны. Период и частота, длина волны и волновое число. Волновой вектор. Фазовая скорость. Распространение волн в среде с дисперсией. Групповая скорость и ее связь с фазовой скоростью. Нормальная и аномальная дисперсия. Отражение волн. Стоячие волны, узлы и пучности.
   
2. 
   Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Продольные и поперечные волны в твердом теле. Скорость звука. Энергетические характеристики упругих волн. Вектор Умова. Поведение звука на границе раздела двух сред. Физиологическое действие звука. Ультра- и инфразвук.
   
3. 
   Электромагнитные волны. Скорость света. Электрическое и магнитное поле в плоской монохроматической электромагнитной волне. Энергетические характеристики электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Излучение электромагнитных волн ускоренно движущимся зарядом и гармонически колеблющимся диполем. Полуволновой вибратор как излучающая и приемная антенна. Шкала электромагнитных волн.
   
4. 
   Пространственная и временная когерентность. Интерференция монохроматических волн. Интерференционная картина от двух когерентных точечных источников волн. Оптическая разность хода. Получение когерентных волн в оптике. Временная когерентность. Методы осуществления интерференции.
   
5. 
   Интерференция в тонких пленках. Ограничение на толщину пленки. Линии равной толщины и равного наклона. Кольца Ньютона. Применение интерференции. Интерферометры.
   
6. 
   Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Принцип Ферма.
   
7. 
   Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом препятствии.
   
8. 
   Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Условия главных максимумов, добавочных минимумов.
   
9. 
   Распределение интенсивности в дифракционной картине от решетки. Угловая дисперсия и разрешающая способность. Дифракционная решетка как спектральный прибор
   
10. 
    Понятие о голографии.
    
11. 
    Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.
    
12. 
    Поляризация света. Поляризованный и естественный свет. Поляризация при отражении. Закон Брюстера.
    
13. 
    Двойное лучепреломление. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей. Природа двулучепреломления. Волновые поверхности света в кристалле.
    
14. 
    Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.
    
15. 
    Интерференция поляризованного света. Искусственная анизотропия. Применение поляризованного света.
    

1. 
   Термодинамический и статистический методы описания макросистем. Макро- и микросостояния. Понятие о вероятности, средних значениях случайных величин и флуктуациях. Классическое и квантовое описание микросостояний. Функция распределения как плотность вероятности.
   
2. 
   Термодинамические параметры как средние и как измеримые характеристики макросистем. Внутренняя энергия и объем. Термодинамические состояния и процессы. Термодинамическое равновесие. Уравнения состояния. Идеальный газ и газ Ван-дер-Ваальса.
   
3. 
   Статистический вес. Энтропия. Закон возрастания энтропии.
   
4. 
   Равновесие систем в тепловом контакте. Статистическая температура.
   
5. 
   Давление и работа. Теплота. Первый закон термодинамики.
   
6. 
   Системы с переменным числом частиц. Химический потенциал. Термодинамические фазы. Равновесие фаз.
   
7. 
   Понятие о каноническом распределении Гиббса и о большом распределении Гиббса.
   
8. 
   Распределение Максвелла по импульсам и скоростям.
   
9. 
   Средние скорости газовых молекул. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа. Равномерное распределение энергии по степеням свободы.
   
10. 
    Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Распределение Максвелла-Больцмана.
    
11. 
    Квантовые распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Температура вырождения и условия перехода к классической статистике.
    
12. 
    Применение распределения Ферми-Дирака к электронному газу в металле. Энергия Ферми.
    
13. 
    Фотонный газ. Вывод формулы Планка.
    
14. 
    Обратимые (квазиравновесные) и необратимые процессы. Второе начало термодинамики. Энтропия как мера необратимости. Неравенство Клаузиуса.
    
15. 
    Изо процессы в идеальном газе: изотермический, изобарический, изохорический и адиабатический процессы. Уравнения этих процессов, графики, работа и теплота.
    
16. 
    Термодинамические циклы. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины. Цикл Карно и его КПД. Теорема Карно.
    
17. 
    Третий закон термодинамики и недостижимость абсолютного нуля температуры.
    
18. 
    Понятие о фазовых переходах. Фазовые переходы первого и второго рода. Примеры.
    
19. 
    Открытые системы. Понятие о синергетике.
    
20. 
    Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка. Связь атомов в кристалле. Дефекты кристаллов.
    
21. 
    Тепловые колебания атомов в кристаллах. Акустические и оптические типы упругих волн в кристаллической решетке. Фононы.
    
22. 
    Решеточная теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах. Модели Дебая и Эйнштейна.
    
23. 
    Элементы зонной теории кристаллов. Электроны в кристаллах. Теорема Блоха. Зонная структура энергетического спектра электронов. Разрешенные и запрещенные зоны. Зоны проводимости и валентные зоны. Число и плотность числа электронных состояний в разрешенной зоне.
    
24. 
    Приближение сильной связи в зонной теории.
    
25. 
    Приближение слабой связи в зонной теории.
    
26. 
    Классификация твердых тел по типам проводимости и заполнения зон. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Уровень Ферми.
    
27. 
    Движение блоховского электрона под действием внешнего электрического поля. Эффективная масса электрона. Понятие дырки.
    
28. 
    Металлы. Применение статистики Ферми-Дирака к электронам в металле. Энергия Ферми. Модель вырожденного газа свободных электронов. Расчет энергии Ферми и температуры вырождения. Электронная теплоемкость.
    
29. 
    Электропроводность металлов и ее температурная зависимость. Теплопроводность металлов. Закон Видемана-Франца.
    
30. 
    Явление сверхпроводимости. Основные свойства сверхпроводников: нулевое сопротивление, критические температура, магнитное поле и ток, эффект Мейсснера, квантование магнитного потока, сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Слабая сверхпроводимость. БКШ-теория сверхпроводимости, куперовские пары и щель в спектре. Высокотемпературная сверхпроводимость. Применения сверхпроводимости.
    
31. 
    Собственная проводимость полупроводников. Электронный и дырочный газ в полупроводнике. Энергетическая щель и уровень Ферми. Расчет концентрации носителей.
    
32. 
    Электропроводность чистых полупроводников и ее зависимость от температуры.
    
33. 
    Примесная проводимость полупроводников (донорная и акцепторная). Электропроводность легированных полупроводников и ее температурная зависимость.
    
34. 
    Температурная зависимость подвижности носителей, концентрации носителей и электропроводности в полупроводнике.
    
35. 
    P-n-переход. Способы получения. Равновесное состояние p-n-перехода. Диффузионный и полевой токи. Запорный слой. Гетеро переходы.
    
36. 
    Прямое и обратное включение p-n-перехода. Ток через p-n-переход и его зависимость от напряжения и температуры.
    
37. 
    Физические принципы работы лазеров. Вынужденное и спонтанное излучение фотонов. Коэффициенты Эйнштейна. Инверсная заселенность. Усиление и генерация. Характеристики лазеров различных типов (газовые, твердотельные, полупроводниковые и др.).
    
38. 
    Жидкие кристаллы, их классификация, электрические свойства и применение. Оптические свойства холестериков.
    
39. 
    Электрооптические и термодинамические эффекты в жидких кристаллах и их применение.
    
40. 
    Атомное ядро, его состав, характеристики. Энергия связи, ее зависимость от массового числа.
    
41. 
    Радиоактивность. β-распад, α-распад, γ-излучение. Закон радиоактивного распада. Правила смещения. Закон Гейгера-Нэттола.
    
42. 
    Ядерные реакции. Эффективное сечение. Реакция деления ядер. Цепная реакция. Ядерный реактор.
    
43. 
    Термоядерный синтез. Энергия звезд. Проблема источников энергии. Управляемый термоядерный синтез.
    
44. 
    Элементарные частицы и античастицы. Физический вакуум. Стандартная модель элементарных частиц. Кварки, лептоны и кванты фундаментальных полей.
    
45. 
    Фундаментальные взаимодействия. Адроны. Ядра атомов. Атомы. Молекулы. Макроскопические состояния вещества: газы, жидкости, плазма, твердые тела.
    
46. 
    Современные представления о строении и эволюции Вселенной. Планеты. Звезды. Вещество в экстремальных условиях: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. Вещество в сверхсильных электромагнитных полях. Галактики. «Горячая модель» и эволюция Вселенной.