ХI. ОЧНЫЕ ЗАНЯТИЯ

В дополнение к самостоятельной работе студентов университет, как было отмечено ранее, организует очные занятия: установочные и обзор­ные лекции, лабораторные работы.

Цель установочных лекций – познакомить с содержанием и структу­рой курса, дать рекомендации по изучению отдельных разделов, тем, мето­дике работы с литературой. Установочные лекции должны направить после­дующую самостоятельную работу студентов по изучению программного мате­риала и выполнению контрольного задания.

Цель обзорных лекций – обобщить и подытожить самостоятельно пройденный студентами в течение учебного семестра материал, уточнить отдельные вопросы курса, слабо усвоенные при самостоятельной работе.

Лабораторные занятия по физике являются строго обязательной формой обучения, причем одной из наиболее активных форм, позволяю­щих организовать аудиторную самостоятельную работу студентов под ру­ководством преподавателя. Лабораторные занятия завершаются зачетом.

ЭКЗАМЕН. К экзамену по физике допускаются студенты, выполнив­шие контрольное задание, получившие по нему зачет при очном собесе­довании с преподавателем (студент на экзамене представляет зачтенное контрольное задание) и имеющие зачет по лабораторному практикуму.

ХІI. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

1. Предмет физики. Методы физического исследования. Связь физи­ки с другими науками. Предмет классической механики. Пространство и время в классической механике. Кинематика поступательного движения.

2. Динамика поступательного движения. Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета.

3. Поле и вещество - два вида материи. Их общие и отличительные свойства. Гравитационное поле и его характеристики. Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.

4. Закон сохранения импульса. Силы в механике. Их свойства и законы, определяющие величину этих сил.

5. Работа силы. Мощность. Механическая энергия. Деление сил на потенциальные и непотенциальные. Закон сохранения механической энергии. Консервативные и диссипативные системы.

6. Элементы механики жидкостей.

7. Элементы кинематики и динамики вращательного движения твер­дого тела. Основное уравнение динамики вращательного движе­ния. Закон сохранения момента импульса.

8. Преобразование координат Галилея. Абсолютность простран­ственных и временных интервалов. Закон преобразования ско­ростей в классической механике.

9. Общие представления о неинерциальных системах отсчета и силах инерции. Границы применимости классической механики. Соотношение между классической механикой инерциальных си­стем отсчета и специальной теорией относительности. Пред­ставление об общей теории относительности.

10. Постулаты специальной теории относительности. Преобразова­ние координат Лоренца. Элементы релятивистской кинематики. Релятивистский закон преобразования скоростей.

11. Динамика специальной теории относительности. Масса, им­пульс, энергия тела и связь между ними в специальной тео­рии относительности. Границы применимости этой теории.

12. Основные положения МКТ вещества. Основное уравнение МКТ идеального газа. Уравнение Менделеева - Клапейрона и его частные случаи.

13. Распределение молекул по скоростям (распределение Максвел­ла) и его экспериментальное подтверждение. Распределение частиц во внешнем силовом поле (распределение Больцмана).

14. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. Адиабатный процесс. Классическая теория теплоемкости газа и границы ее применимости.

15. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах.

16. Второе начало термодинамики. Закон возрастания энтропии и его статистический смысл. Критика идеалистического толкова­ния второго начала термодинамики.

17. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. По­нятие о фазовых переходах первого и второго рода.

18. Особенности жидкого и твердого состояний вещества.

19. Электрический заряд и его поле. Характеристики электроста­тического поля. Теорема Остроградского-Гаусса для электро­статического поля в вакууме и ее применение. Закон сохра­нения электрического заряда.

20. Диэлектрики и проводники в электрическом поле. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в диэлектрике.

21. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Электро­емкость плоского конденсатора. Энергия заряженного провод­ника, заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.

22. Классическая электронная теория проводимости металлов. Ос­новные результаты и затруднения. Законы постоянного тока.

23. Работа выхода электрона из металла. Контактные и термо­электронные явления и их применения.

24. Магнитное поле и его характеристики. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Вихревой характер магнитного поля.

25. Закон Ампера. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом к магнитном полях. Эффект Холла. МГД-генератор.

26. Теорема Остроградского-Гаусса для потока магнитной индук­ции. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

27. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея - Ленца и его вывод на основе закона сохранения и превращения энергии.

28. Явления самоиндукции и взаимоиндукции. Индуктивность провод­ника. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля.

29. Магнитные свойства веществ. Диа-, пара- и ферромагнетики их природа и специфические особенности.

30. Представления об электромагнитной теории Максвелла. Уравнения Максвелла в интегральной форме и наиболее важные следствия из них.

31. Гармонический осциллятор (механический и электромагнитный) в классической физике. Собственные (механические и электро­магнитные) колебания. Уравнения этих колебаний. Энергия осциллятора.

32. Свободные и вынужденные (механические и электромагнитные) колебания. Уравнения этих колебаний. Явление резонанса.

33. Механические волны. Уравнение волны. Энергия волны. Поток энергии. Понятие о фазовой и групповой скорости. Интер­ференция волн.

34. Стоячие волны. Уравнение волны. Квантование энергии стоячих волн. Звуковые волны. Эффект Допплера.

35. Электромагнитные волны. Уравнение электромагнитной волны. Энергия электромагнитной волны. Излучение и прием электро­магнитных волн.

36. Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников. Интерференция в тонких пленках. Интер­ферометры.

37. Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Фре­неля. Дифракция сферических волн на круглом отверстии, диске. Дифракция плоских волн на щели.

38. Дифракционная решетка. Дифракция на решетке. Формула Вульфа – Брегга. Понятие о голографии.

39. Дисперсия света. Понятие об электронной теории дисперсии. Спектральный анализ. Понятие об излучении Вавилова-Черенкова. Понятие об эффекте Доплера.

40. Поляризация света. Способы получения поляризованного света. 3aкон Брюстера. Закон Малюса. Искусственная анизотропия. Вращение плоскости поляризации.

41. Понятие о тепловом излучении. Законы теплового излучения. Квантовая гипотеза и формула Планка. Понятие об оптической пирометрии.

42. Внешний фотоэффект. Законы и теория этого явления. Опыты Вавилова по квантовым флуктуациям излучения. Масса и импульс фотона.

43. Давление света. Опыты Лебедева. Объяснение давления света на основе квантовых и волновых представлений. Эффект Комптона и его теория.

44. Волновые свойства материи. Формула де Бройля. Опытное обос­нование корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Границы применимости классической механики. Соотношение неопределенностей.

45. Волновая функция и ее статистический смысл. Ограниченность механического детерминизма. Принцип причинности в кван­товой механике. Стационарные состояния системы. Уравнение Шрёдингера.

46. Уравнение Шрёдингера для стационарных состояний квантовой системы. Частица в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной "потенциальной яме".

47. Туннельный эффект. Квантование энергии и момент импульса. Принцип соответствия Бора. Влияние формы "потенциальной ямы" на квантование энергии частицы: линейный гармонический осцил­лятор, атом водорода. Главное орбитальное и магнитное кванто­вые числа.

48. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распреде­ление электронов в атоме по состояниям.

49. Понятие об энергетических уровнях молекул. Спектры атомов и молекул. Комбинационное рассеяние света.

50. Понятие о парамагнитном резонансе. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучение. Физические основы работы лазера. Осо­бенности и применение лазерного излучения.

51. Общие представления о статистической физике. Структура статистической теории и виды статистик. Основные положения класси­ческой и квантовых статистик.

52. Понятие о квантовой статистике Бозе – Эйнштейна. Фотонный и фононный газы. Распределение фотонов по энергиям. Теплоем­кость кристаллической решетки. Сверхтекучесть.

53. Понятие о квантовой статистике Ферми-Дирака. Распределение электронов проводимости в металле по энергиям. Энергия Ферми. Внутренняя энергия и теплоемкость электронного газа в метал­лах. Электропроводность металлов. Сверхпроводимость.

54. Элементы зонной теории. Металлы, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Фотоэлектрические явления в полупроводни­ках. Люминесценция твердых тел.

55. Элементы зонной теории. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Контакт электронного и дырочного полупровод­ников и его вольтамперная характеристика.

56. Характеристики атомного ядра. Состав ядра. Взаимодействие нуклонов, понятие о свойствах и природе ядерных сил. Модели ядра. Дефект массы и энергия связи ядра.

57. Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения, закон радио­активного распада и период полураспада. Закономерности и происхождение альфа–, бета– и гамма–излучения атомных ядер. Человек и радиация.

58. Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра, цепная реакция деления и принцип действия ядерного реактора. Понятие о ядерной энергетике. Проблема охраны окружающей среды.

59. Ядерные реакции и законы сохранения, реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемой термоядерной реакции. Проблема охраны окружающей среды.

60. Элементарные частицы. Классификация и свойства элементарных частиц. Типы фундаментальных взаимодействий. Понятие об основ­ных проблемах современной физики и астрофизики.