Учебник физики

Б.М.Яворский, Ю.А.Селезнев

СПРАВОЧНОЕ РУКОВОДСТВО ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В ВУЗЫ И ДЛЯ САМООБРАЗОВАНИЯ

В«Справочном руководстве» рассмотрены важнейшие вопросы классической

исовременной физики. Для занимающихся самообразованием включены помимо программного материала вопросы. Составляющие передний край физической науки (например, современная классификация элементарных частиц, кварковая модель адронов).

Для учащихся различных типов средних учебных заведений: средних школ, техникумов, СПТУ, которые намереваются в дальнейшем поступать в высшие учебные заведения различного профиля и различных форм обучения (дневные, вечерние и заочные).

«Справочное руководство» будет полезно преподавателям всех типов средних учебных заведений, а также работникам промышленности, которые по роду своей деятельности встречаются с физическими проблемами.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к четвертому	9	Глава 2. Динамика движения	38
изданию		материальной точки
Предисловие к третьему изданию	9	2.1. Первый закон Ньютона (38).
Из предисловия к первому	9	2.2. Сила (40).
изданию		2.3. Масса и импульс. Плотность
ОТДЕЛ I. МЕХАНИКА		(42).
Глава 1. Кинематика	11	2.4. Второй закон Ньютона (44).
1.1. Механическое движение		2.5. Третий закон Ньютона (46).
(11).		2.6. Закон сохранения импульса
1.2. Вектор перемещения. Путь		(47).
(15).		2.7. Механический принцип
1.3. Скорость (16).		относительности Галилея —
1.4. Ускорение (19).		Ньютона (49).
1.5. Равномерное прямолинейное		2.8. Силы тяготения (51).
движение (21).		2.9. Силы упругости (55).
1.6. Равнопеременное		2.10. Силы трения (57).
прямолинейное движение (23).		2.11. Способы измерения масс и
1.7. Свободное падение тел (26).		сил (59).
1.8. Движение тела, брошенного		2.12. Неинерциальные системы
вертикально вверх (27).		отсчета (63).
1.9. Равномерное движение		Глава 3. Элементы динамики	66
точки по окружности (30).		вращательного движения
1.10. Движение тела, брошенного		абсолютно твердого тела
под углом к горизонту (32).		относительно неподвижной оси
1.11. Вращательное движение		3.1. Момент силы и момент
абсолютно твердого тела вокруг		инерции (66).
неподвижной оси (35).		3.2. Основной закон динамики

вращательного движения (68).		1.3. Диффузия (109).
Глава 4. Статика	70	1.4. Силы взаимодействия между
4.1. Сложение и разложение сил,		молекулами (110).
приложенных к материальной		1.5. Потенциальная энергия
точке и к абсолютно твердому		взаимодействия двух молекул
телу ( 70).		(111).
4.2. Условия равновесия		1.6. Строение газообразных,
материальной точки и абсолютно		твердых и жидких тел (113).
твердого тела в инерциальной		Глава 2. Молекулярно—	116
системе отсчета (73).		кинетическая теория идеальных
4.3. Виды равновесия (76).		газов
Глава 5. Работа и механическая	80	2.1. Идеальный газ (116).
энергия		2.2. Скорости молекул газов
5.1. Работа силы при движении		(117).
материальной точки и		2.3. Средняя длина свободного
поступательном движении		пробега молекулы (119).
абсолютно твердого тела (80).		2.4. Основное уравнение
5.2. Потенциальные и		кинетической теории газов (120).
непотенциальные силы.		Глава 3. Законы идеальных газов	123
Консервативные и		3.1. Уравнение состояния (123).
неконсервативные системы тел		3.2. Термодинамические
(83).		процессы (126).
5.3. Механическая энергия (85).		3.3. Законы изопроцессов в
5.4. Закон сохранения		идеальных газах. Уравнение
механической энергии (88).		состояния идеального газа (128).
5.5. Мощность (92).		Глава 4. Основы термодинамики	133
Глава 6. Элементы	93	4.1. Полная и внутренняя энергия
гидроаэромеханики		тела (системы тел) (133).
6.1. Механические свойства		4.2. Работа (135).
жидкостей и газов (93).		4.3. Теплота (138).
6.2. Гидроаэростатика (94).		4.4. Теплоемкость (140).
6.3. Движение жидкостей и газов		4.5. Первый закон (начало)
(98).		термодинамики (141).
6.4. Движение твердых тел в		4.6. Обратимые и необратимые
жидкостях и газах (102).		процессы (145).
ОТДЕЛ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ		4.7. Круговые процессы (циклы)
ФИЗИКА И ОСНОВЫ		(146).
ТЕРМОДИНАМИКИ		4.8. Цикл Карно (147).
Глава 1. Основы молекулярно—	106	4.9. Второй и третий законы
кинетической теории		(начала) термодинамики (149).
1.1. Основные понятия и		4.10. Тепловой двигатель (151).
определения (106).		4.11. Холодильная установка
1.2. Броуновское движение (108).		(152).

Глава 5. Взаимные превращения	154	1.8. Потенциал
жидкостей и газов		электростатического поля (199).
5.1. Испарение жидкостей (154).		1.9. Связь между
5.2. Насыщающий (насыщенный)		напряженностью и разностью
пар (154).		потенциалов
5.3. Кипение (155).		электростатического поля (202).
5.4. Изотерма пара (157).		1.10. Электроемкость (205).
5.5. Критическое состояние		1.11. Конденсаторы (207).
вещества. Сжижение газов (159).		1.12. Энергия электрического
5.6. Влажность воздуха (160).		поля (209).
Глава 6. Свойства жидкостей	161	Глава 2. Постоянный	212
6.1. Энергия поверхностного		электрический ток
слоя и поверхностное натяжение		2.1. Основные понятия и
жидкостей (161).		определения (212).
6.2. Смачивание. Капиллярные		2.2. Условия, необходимые для
явления (163).		возникновения и поддержания
Глава 7. Твердые тела и их	167	постоянного тока (214).
превращение в жидкости		2.3. Электродвижущая сила.
7.1. Типы кристаллических		Напряжение (215).
твердых тел (167).		2.4. Закон Ома (216).
7.2. Упругие свойства твердых		2.5. Зависимость сопротивления
тел (168).		от температуры (220).
7.3. Тепловое расширение		2.6. Разветвление токов.
твердых тел и жидкостей (171).		Соединения проводников (221).
7.4. Плавление, кристаллизация и		2.7. Работа и мощность тока.
сублимация твердых тел (173).		Закон Джоуля — Ленца (227).
ОТДЕЛ III. ОСНОВЫ		Глава 3. Электрический ток в	228
ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ		неметаллических средах
Глава 1. Электростатика	176	3.1. Электрический ток в
1.1. Основные понятия. Закон		электролитах (228).
сохранения электрического		3.2. Законы электролиза.
заряда (176).		Дискретность электрических
1.2. Закон Кулона (177).		зарядов (230).
1.3. Электрическое поле.		3.3. Электрический ток в газах
Напряженность поля (180).		(231).
1.4. Примеры некоторых		3.4. Несамостоятельный газовый
электростатических полей (185).		разряд (233).
1.5. Проводники в		3.5. Самостоятельный газовый
электростатическом поле (190).		разряд (233).
1.6. Диэлектрики в		3.6. Понятие о плазме (236).
электростатическом поле (192).		3.7. Электрический ток в
1.7. Работа сил		вакууме. Эмиссионные явления
электростатического поля (197).		(237).

3.8. Двухэлектродная лампа —		Трансформатор (272).
диод (238).		5.7. Энергия магнитного поля
3.9. Трехэлектродная лампа —		(273).
триод (240).		Глава 6. Магнитные свойства	275
3.10. Электронные пучки.		вещества
Электронно—лучевая трубка		6.1. Магнитные моменты
(241).		электронов и атомов. Спин
3.11. Электропроводность		электрона (275).
чистых полупроводников (243).		6.2. Классификация магнетиков
3.12. Примесная		(277).
электропроводность		6.3. Диамагнетизм (278).
полупроводников (246).		6.4. Парамагнетизм (279).
3.13. Электрические свойства		6.5. Ферромагнетизм (280).
контакта полупроводников p— и		ОТДЕЛ IV. КОЛЕБАНИЯ И
n—типов (248),		ВОЛНЫ
Глава 4. Магнитное поле	249	Глава 1. Механические	286
постоянного тока		колебания
4.1. Магнитное поле. Вектор		1.1. Основные понятия и
индукции магнитного поля.		определения колебательных
Магнитный поток (249).		процессов (286).
4.2. Закон Ампера (254).		1.2. Скорость и ускорение
4.3. Магнитное поле		гармонического колебания (288).
электрического тока (255).		1.3. Гармонические колебания
4.4. Взаимодействие		пружинного маятника (291).
параллельных токов (259).		1.4. Гармонические колебания
4.5. Действие магнитного поля на		математического маятника (292).
движущийся заряд. Сила		1.5. Энергия гармонического
Лоренца (260).		колебательного движения (293).
4.6. Удельный заряд частиц		1.6. Сложение гармонических
(264).		одинаково направленных
Глава 5. Электромагнитная	265	колебаний (295).
индукция		1.7. Затухающие колебания (297).
5.1. Явление и закон		1.8. Вынужденные колебания
электромагнитной индукции		(298).
(265).		1.9. Автоколебания (301).
5.2. Э.д.с. индукции в		Глава 2. Электромагнитные	303
движущихся проводниках (266).		колебания
5.3. Индуцированное		2.1. Свободные
электрическое поле (269).		электромагнитные колебания в
5.4. Индукционные токи в		колебательном контуре (303).
сплошных проводниках (270).		2.2. Вынужденные
5.5. Самоиндукция (270).		электромагнитные колебания.
5.6. Взаимная индукция.		Переменный ток (307).

2.3. Цепь переменного тока.		электромагнитных волн (333).
Активное сопротивление (308).		4.4. Излучение
2.4. Индуктивное сопротивление		электромагнитных волн (334).
(309).		4.5. Понятие о радиосвязи,
2.5. Емкостное сопротивление		телевидении, радиолокации и
(310).		радиоастрономии (338).
2.6. Закон Ома для		ОТДЕЛ V. ОПТИКА
электрической цепи переменного		Глава 1. Геометрическая	343
тока (310).		(лучевая) оптика
2.7. Мощность переменного тока.		1.1. Прямолинейное
Действующие значения силы		распространение света (343).
тока и напряжения (311).		1.2. Законы отражения и
2.8. Резонанс в цепи переменного		преломления света. Полное
тока (312).		отражение (344).
2.9. Ламповый генератор (314).		1.3. Плоское зеркало.
Глава 3. Механические (упругие)	315	Плоскопараллельная пластинка.
волны. Звук		Призма (347).
3.1. Предварительные понятия		1.4. Сферические зеркала (349).
(315).		1.5. Линзы (352).
3.2. Поперечные и продольные		1.6. Понятие о фотометрии (356).
волны (317).		1.7. Некоторые оптические
3.3. Скорость распространения		приборы (358).
волн (318).		Глава 2. Волновая оптика	364
3.4. Длина волны (319).		(световые волны)
3.5. Уравнение плоской волны		2.1. Скорость света (364).
(320).		2.2. Интерференция света (366).
3.6. Энергия и интенсивность		2.3. Дифракция света (370).
волны. Уравнение сферической		2.4. Дифракция света на щели.
волны (321).		Дифракционная решетка (372).
3.7. Некоторые характеристики		2.5. Поляризация света (375).
звуковых волн (322).		2.6. Дисперсия света (377).
3.8. Ультразвуки (324).		Глава 3. Излучение и спектры	378
3.9. Интерференция волн (325).		3.1. Тепловое излучение.
3.10. Стоячие волны (328).		Абсолютно черное тело (378).
Глава 4. Электромагнитные	330	3.2. Распределение энергии в
волны		спектре абсолютно черного тела
4.1. Связь между переменными		(380).
электрическим и магнитным		3.3. Люминесценция (383).
полями (330).		3.4. Типы спектров (384).
4.2. Скорость распространения и		3.5. Инфракрасное и
некоторые основные свойства		ультрафиолетовое излучения
электромагнитных волн (331).		(385).
4.3. Энергия и интенсивность		3.6. Рентгеновское излучение

(386).

3.7. Шкала электромагнитных волн (390).

Глава 4. Основы специальной 391 теории относительности 4.1. Законы электродинамики и механический принцип относительности (391).

4.2.Постулаты специальной теории относительности (392).

4.3.Понятие о длине тела (394).

4.4.Одновременность событий. Синхронизация часов (395).

4.5.Относительность одновременности событий (396).

4.6.Преобразования Лоренца

(398).

4.7.Относительность длин

(расстояний) (399).

4.8.Относительность промежутков времени (400).

4.9.Релятивистский закон сложения скоростей (402).

4.10.Релятивистская динамика. Зависимость массы от скорости

(403).

4.11.Закон взаимосвязи массы и энергии (405).

Глава 5. Квантовая оптика

407

5.1. Основные положения квантовой оптики (407).

5.2.Фотоэлектрический эффект

(410).

5.3.Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

(412).

5.4.Некоторые применения фотоэффекта (413).

5.5.Давление света (415).

5.6.Химические действия света. Фотографический процесс (417). ОТДЕЛ VI. АТОМНАЯ И

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
Глава 1. Элементы квантовой	419
механики
1.1. Идеи де Бройля о волновых
свойствах частиц вещества (419).
1.2. Волновые свойства
электронов, нейтронов, атомов и
молекул (420).
1.3. физический смысл волн де
Бройля (423).
1.4. Линейный гармонический
осциллятор. Движение электрона
в ограниченной области
пространства (424).
1.5. Соотношения
неопределенностей (428).
1.6. Роль соотношений
неопределенностей при изучении
движения микрочастиц (431).
1.7. Нулевая энергия линейного
гармонического осциллятора
(433).
1.8. Понятие о вырождении газов
(434).
Глава 2. Строение атомов	436
2.1. Ядерная модель атома
Резерфорда (436).

2.2.Трудности классического объяснения ядерной модели атома (439).

2.3.Линейчатый спектр атома водорода (440).

2.4.Постулаты Бора (442).

2.5.Модель атома водорода по Бору (443).

2.6.Обоснование постулатов Бора и физический смысл орбиты электрона в квантовой механике (445).

2.7.Квантование момента импульса электрона и его проекции (447).

2.8.Спин электрона. Принцип

Паули (449).		4.13. Применения ядерной
2.9. Периодическая система		энергии и радиоактивных
элементов Менделеева (452).		изотопов (494).
2.10. Оптические квантовые		4.14. Биологическое действие
генераторы (454).		ионизирующих излучений (496).
Глава 3. Строение и спектры	458	4.15. Термоядерные реакции
молекул		(498).
3.1. Общая характеристика		4.16. Ускорители (501).
химических связей (458).		Глава 5. Элементарные частицы	504
3.2. Ионные молекулы (460).		5.1. Общие сведения об
3.3. Молекулы с ковалентной		элементарных частицах (504).
химической связью (461).		5.2. Перечень элементарных
3.4. Понятие о молекулярных		частиц и их характеристики
спектрах (463).		(506).
Глава 4. Строение и основные	466	5.3. Античастицы (508).
свойства атомных ядер		5.4. Фундаментальные
4.1. Общая характеристика		взаимодействия и
атомного ядра (466).		взаимопревращения частиц (511).
4.2. Энергия связи атомных ядер.		5.5. Понятие о классификации
Дефект массы (468).		элементарных частиц (516).
4.3. Ядерные силы. Капельная		5.6. Истинно элементарные
модель ядра (470).		частицы (518).
4.4. Естественная		ОТДЕЛ VII. ДОПОЛНЕНИЯ	522
радиоактивность (473).		1. Единицы и размерности
4.5. Правила смещения и		физических величин. Системы
основной закон радиоактивного		единиц физических величин
распада (474).		(522).
4.6. Некоторые		2. Основные и дополнительные
экспериментальные методы		единицы Международной
изучения частиц и		системы (524).
ионизирующих излучений (478).		3. Единицы физических величин
4.7. Понятиео возникновении		в механике (527).
α —, β — и γ —излучений (481).		4. Единицы физических величин
4.8. Ядерные реакции (484).		в молекулярной физике и
4.9. Взаимодействие нейтронов с		термодинамике (536).
веществом (486).		5. Единицы величин в
4.10. Искусственная		электродинамике (542).
радиоактивность (487).		6. Единицы некоторых величин в
4.11. Деление тяжелых ядер		волновых процессах и оптике
(488).		(542).
4.12. Цепные ядерные реакции		7. Некоторые единицы в атомной
деления. Ядерный реактор (491).		и ядерной физике (555).
		8. Некоторые фундаментальные

физические константы (555).	Предметный указатель	568
9. Способы измерения
физических величин (556).
10. Погрешности при измерении
физических величин (557).
11. Обработка результатов
прямых измерении (560).
12. Обработка результатов
косвенных измерений (561).
13. Приближенные вычисления
без точного учета погрешностей
(565).
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Адроны 516 и д.	— сжатия 56
Активность радиоактивного	— удлинения 56
вещества 478	Величина физическая безразмерная
Акустика 322	524
Альфа—распад 474, 481	Величины физические квантованные
Ампер, единица силы тока 526	426
Амплитуда колебания 287	— — одноименные 524
— скорости 288	— — однородные 523
— ускорения 289	— — табличные 561
Анализ рентгеноструктурный 390	Вес тела 53
— спектральный 385	Вещества поверхностно—активные
Анализатор 376	163
Аннигиляция пары электрон —	— сильномагнитные 277
позитрон 508	— слабомагнитные 277
Антивещество 510	Взаимодействие гравитационное 40,
Античастицы 508, 519	511, 520
Аппарат проекционный 360	— межмолекулярное 110
Атом 106	— обменное 462, 520
Барионы 516, 517, 519	— сильное 40, 511, 520
Бета—распад 474, 475, 482, 483	— слабое 40, 511, 520
Бетатрон 502	— электромагнитное 40, 180, 511,
Бозоны промежуточные 517, 518, 520	520
Бомба атомная 495	— электрослабое 520
— водородная 501	Вибратор Герца 336, 337
Вакуум 237	Влажность воздуха 160
Ватт, единица мощности 533, 553	Волна 315
Вебер, единица магнитного потока	— акустическая 316
552	— бегущая 328
Вектор волновой 408	Волна де Бройля 419
— перемещения 15	— звуковая 316

— неполяризованная 375	Гравитон 516, 517, 520
— плоская 316	Градус Кельвина 536
— плоскополяризованная 375	— Цельсия 536
— поперечная 317	Граница фотоэффекта красная 412
— продольная 317	Громкость звука 323
— стоячая 328	Давление 94, 124, 125
— сферическая 316	— гидростатическое 96
— упругая 316	— дополнительное под мениском 164
— электромагнитная 330	— полное 100
— — монохроматическая 332	Давление света 415
Волны когерентные 326	— статическое 100
— некогерентные 326	Двигатель вечный второго рода 149
— световые 330	— — первого рода 142
Вольт, единица потенциала 544	— тепловой 151
Вращение равнопеременное 38	Движение броуновское 108
Время жизни изотопа среднее 476	— вращательное 14
— релаксации среднее 115	— — неравномерное 36, 37
— свободного пробега среднее 119	— — равномерное 36
— собственное 400	— инерциальное 38
— установления тока 214	— колебательное 286
Вырождение газа 434	— криволинейное 13
Высота тона 323	— механическое 11
Вязкость 99	— неинерциальное 39
Газ идеальный 116	— неравномерное 17
— электронный в металлах 168	— плоское 13
Газы 113	— поступательное 14
— разреженные 116	— прямолинейное 13
Гамма—излучение 473, 474, 483	— равномерное 17
Гармоники 323	— — прямолинейное 21 и д.
Генератор ламповый 314	— равнопеременное прямолинейное
— магнитогидродинамический 236	23 и д.
— оптический квантовый 454	— тепловое 113
Генри, единица индуктивности 552	Действие, физическая величина 382
Герц, единица частоты 530	— света химическое 417
Гигроскопичность тел 165	Деление ядра 489, 490
Гидроаэромеханика 93	Демодуляция 340
Гидролокация 324, 325	Детектор 340
Гиперзвуки 324	Дефект массы 469
Гипотеза Ампера 276	Дефектоскопия рентгеновская 389
— Планка 382	— ультразвуковая 325
Гистерезис магнитный 281, 282	Деформация 168, 169
Глаз 360	Децибел, единица интенсивности
Глюоны 520	звука 553

Джоуль, единица работы и энергии	Единицы физических величин
533, 539	абсолютные электростатические
Диаграммы термодинамические 127	542
Диамагнетики 278	— — — основные 522
Диаметр молекулы эффективный 113	— — — производные 522, 523
Дина 531, 534	Емкость взаимная 206
Динамика 38 и д.	— проводника 205
— релятивистская 403	Жидкости 115
Динамометр пружинный 62	Жидкость вязкая 89
Диод полупроводниковый 249	— идеальная 99
— прямого накала 238	— капельная 94
— с лодогревным катодом 239	— невязкая 99
Диоптрия 354	— несжимаемая 94
Диполи 193	— несмачивающая 163
Диполь Герца 337	— перегретая 156
— электрический 110, 187, 336	— переохлажденная 175
Дисперсия волны электромагнитной	— сжимаемая 94
332	— Смачивающая 163
— света 377	Закон Авогадро 131
Диссоциация электролитическая 229	— Ампера 254
Дифракция рентгеновского	— Архимеда 97
излучения 389	— Бойля — Мариотта 128
— света 370	— взаимосвязи массы и энергии 405
Диффузия 109	— всемирного тяготения 51, 52
Диэлектрик однородный изотропный	— Гей—Люссака 128
192	— Гука 56, 170
— поляризованный 194	— Джоуля — Ленца 228
Диэлектрики 192, 212	— динамики вращательного
Длина волны 319	движения основной 68
— — стоячей 329	— Кирхгофа для теплового
— пути оптическая 367	излучения 380
— свободного пробега средняя 119	— Кулона 177, 178
— связи в молекуле 460	— Ньютона второй 44 и д.
— тела собственная 399	— — первый 38
Длительность между событиями 400	— — третий 46
Доза излучения •496, 497	— Ома 217, 218
Домены 283	— — для плотности тока в металлах
Дуга электрическая 235	219
Единица массы атомная 555	— — — цепи переменного тока 311
— физической величины 522	— освещенности от точечного
— энергии атомная 555	источника 307
	— Паскаля 94