- •Предисловие
- •Общие методические указания
- •Литература
- •Рабочая программа
- •Введение
- •Физические основы механики
- •Основы молекулярной физики и термодинамики.
- •Электростатика
- •Постоянный электрический ток
- •Электромагнетизм
- •Колебания и волны
- •Волновая оптика
- •Квантовая природа излучения
- •Элементы атомной физики и квантовой механики
- •Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
- •Элементы физики твердого тела
- •Сведения о приближенных вычислениях
- •Примерная схема решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Ответы к задачам для самостоятельного решения
- •Учебные материалы по разделам курса физики
- •1.Физические основы механики пояснения к рабочей программе
- •Основные законы и формулы
- •Примеры решения задач
- •Контрольная работа № 1
- •II. Основы молекулярной физики и термодинамики пояснения к рабочей программе
- •Основные законы и формулы
- •Примеры решения задач
- •III. Электростатика. Постоянный ток пояснения к рабочей программе
- •Основные законы и формулы
- •Примеры решения задач
- •Контрольная работа №.3 (2)
- •IV. Электромагнетизм. Колебания и волны
- •V. Волновая оптика. Квантовая природа излучения
- •VI. Элементы атомной и ядерной физики и физики
Квантовая природа излучения
Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Закон Стефана—Больцмана. Законы Вина. Оптическая пирометрия. Внешний фотоэффект и его законы. Фотоны. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Многофотонный фотоэффект. Эффект Комптона и его теория. Давление света. Опыты Лебедева. Квантовое и волновое объяснение давления света. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.
Элементы атомной физики и квантовой механики
Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Формула де Бройля. Соотношение неопределенностей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Волновая функция и ее статистический смысл. Ограниченность механического детерминизма. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Туннельный эффект. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме». Квантование энергии и импульса частицы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа.
Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучение. Лазер.
Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Состав ядра по Иваненко- Гейзекбергу. Нуклоны. Дефект массы и энергия связи ядра. Взаимодействие нуклонов и понятие о свойствах и природе ядерных сил.
Закономерности и происхождение альфа-, бета- и гамма-излучений атомных ядер. Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра. Цепная реакция деления. Понятие о ядерной энергетике. Реакция синтеза атомных ядр. Проблема управляемых термоядерных реакций. Элементарные частицы. Их классификация взаимопревращаемость. Четыре типа фундаментальных взаимодействий.
Элементы физики твердого тела
Кристаллическая решетка. Характер теплового движения в кристаллах. Фононы. Теплоемкость кристаллической решетки. Характеристическая температура Дебая. Закон Дюлонга - Пти. Теория Эйнштейна. Модель Дебая. Элементы зонной теории твердых тел. Распределение электронов проводимости в металле по энергиям при абсолютном нуле. Энергия Ферми. Влияние температуры на распределение электронов. Вырожденный электронный газ. Электропроводность металлов. Сверхпроводимость. Энергетические зоны в кристаллах. Распределение электронов по энергетическим зонам. Валентная зона и зона проводимости. Металлы, диэлектрики, полупроводники. Уровень Ферми. Примесная проводимость полупроводников, р-n-переход и его вольт-амперная характеристика. Понятия об основных проблемах современной физики.
Сведения о приближенных вычислениях
При решении физических задач числовые значения, с которыми приходится иметь дело, большей частью являются приближенными. Задачи с приближенными данными нужно решать с соблюдением правил подсчета значащих цифр. Значащими называют все цифры, кроме нуля, а также и нуль в двух случаях: 1) когда он стоит между значащими цифрами; 2) когда он стоит в конце числа и известно, что единицы соответствующего разряда в данном числе нет.
Приближенные вычисления следует вести с соблюдением следующих правил.
1. Так как с помощью вычислений получить результат более точный, чем исходные данные, невозможно, то достаточно производить вычисления с числами, содержащими не более знаков, чем а исходных данных.
2. При сложении или вычитании приближенных чисел, имеющих различную точность, более точное должно быть округлено до точности менее точного. Например:
9,6 + 0,176 = 9,6 + 0,2 = 9,8; 100,8 — 0,427 =100,8 — 0,4= 100,4.
3. При умножении и делении следует в полученном результате сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет приближенное данное с наименьшим количеством значащих цифр. Например:
0,637-0,023 = 0,0132, но не 0,0132496; 6,32 :3=2, но не 2,107.
4. При возведении в квадрат или куб нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет возводимое в степень число. Например:
1,252= 1,56, но не 1,5625; 1,01»= 1,03, но не 1,030301.
5. При извлечении квадратного и кубического корней в результате нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет подкоренное число. Например:
√10 = 3,1, но не 3,162; ³√10 = 2,1, но не 2,154.
6. При вычислении сложных выражений соблюдаются правила в зависимости от вида производимых действий.
7. Когда число мало отличается от единицы, можно пользоваться ниже приведенными приближенными формулами.
Если a, b, с, малы по сравнению с единицей (меньше 0,05), то:
1) (1 ± a)(1 ± b)(1 ± с) = 1 ± а ± b ± с;
2) √ ±a = 1 ± а/2
3) (1 ± a)n = 1 ± па
4) 1/(1 ±a)n = 1 ± па;
5) 1/(1 ± а) = 1 ± а;
6) еa= 1 +а;
7) ln (1 ± a) = ± а— a2/2.
8. Если угол α<<5° и выражен в радианах, то в первом приближении можно принять
sinα = tg α=α ; cos α = 1.
Соблюдая эти правила, студент сэкономит время на вычислении искомых величин при решении физических задач.