Самостоятельно (пункты 1 – 4) !!!

Теория колебательных и волновых процессов.

1.Затухающие механические колебания:

• линейное однородное дифференциальное уравнение колебаний второго порядка (ЛОДУ-II), его вывод, решение;

• амплитуда, период и частота колебаний;

• характеристики затухания (коэффициент затухания, время релаксации, декремент и логарифмический декремент затухания, добротность колебательной системы, энергия затухающих колебаний).

2.Затухающие электромагнитные колебания:

• линейное однородное дифференциальное уравнение колебаний второго порядка (ЛОДУ-II), его вывод, решение;

• амплитуда, период и частота колебаний;

• характеристики затухания (коэффициент затухания, время релаксации, декремент и логарифмический декремент затухания, добротность колебательной системы, энергия затухающих колебаний).

3.Вынужденные механические колебания:

• вынуждающая синусоидальная сила, переходный процесс, установившиеся колебания;

• нелинейное однородное дифференциальное уравнения колебаний второго порядка (НЛДУ-II), его решение;

• векторная диаграмма, применение метода векторных диаграмм к нахождению решения уравнений колебания; амплитуда и фаза установившихся колебаний;

• резонанс механических колебаний, резонансные кривые.

4.Вынужденные электромагнитные колебания:

• вынуждающая сила, переходный процесс, установившиеся колебания;

• нелинейное однородное дифференциальное уравнения колебаний второго порядка, его решение;

• векторная диаграмма, применение метода векторных диаграмм к нахождению решения НЛДУ-II; амплитуда и фаза установившихся колебаний;

• резонанс электромагнитных колебаний, резонансные кривые напряжения, тока;

5.Волновое движение. Волновые процессы. Упругая среда. Продольные и поперечные волны. Фронт волны, волновая поверхность. Плоские, сферические и цилиндрические волны. Характеристики волны.

6.Простейшее одномерное уравнение плоской волны. Уравнение бегущей волны. Волновое число. Дифференциальное уравнение волны второго порядка.

7.Дисперсия волн. Дисперсионное уравнение. Фазовая и групповая скорости.

8.Скорость распространения упругих волн (в тонком шнуре, гибком шнуре, в жидкостях и газах).

9.Энергия упругой волны. Перенос энергии волной. Вектор Умова.

10.Электромагнитные волны. Излучение электромагнитных волн. Опыты Герца. Дифференциальное уравнение плоской электромагнитной волны в частных производных второго порядка – следствия уравнений Максвелла. Скорость распространения электромагнитных волн.

11.Вектор Умова-Пойнтинга.

12.Сложение волн. Интерференция волн. Когерентные источники. Интерференция волн от двух источников.

Геометрическая и волновая оптика.

1.Электромагнитная природа света. Интерференция света. Принцип Гюйгенса. Временная и пространственная когерентность.

2.Методы наблюдения интерференции: метод Юнга, зеркала Френеля, бипризма Френеля.

3.Интерференция в тонких пленках:

• интерференция в отраженном свете;

• интерференция в проходящем свете;

• интерференция в клине, полосы равной толщины;

• кольца Ньютона.

4.Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

5.Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.

6.Дифракция Френеля щели.

7.Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка.

8.Дифракция рентгеновских волн на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэггов.

9.Поляризация света. Общие представления и виды поляризации.

10.Естественный и поляризованный свет. Поляризаторы. Степень поляризации. Анализ поляризованного света. Закон Малюса.

11.Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

12.Явление двойного лучепреломления. Поляризация при двойном лучепреломлении. Дихроизм. Обыкновенные и необыкновенные лучи.

13.Искусственное двойное лучепреломление. Эффект Керра.

14.Вращение направления линейной поляризации. Право- и левовращающие оптически активные вещества. Поворот плоскости поляризации.

15.Магнитное вращение плоскости поляризации оптически неактивных веществ. Эффект Фарадея.

Квантовая оптика. Квантовые свойства излучения.

1.Тепловое излучение. Оптическая пирометрия и ее применение. Законы равновесного теплового излучения:

• закон Кирхгофа;

• закон Стефана-Больцмана для излучения абсолютно черного тела;

• I и II законы Вина;

• формула Рэлея-Джинса и Планка. Ультрафиолетовая катастрофа.

2.Фотоны. Фотоэлектрический эффект. Опыт Герца. Внешний, внутренний и вентильный фотоэффект. Квантовая теория фотоэффекта. Законы А.Г.Столетова, Ф.Ленарда и А.Эйнштейна для фотоэффекта.

3.Рентгеновское излучение. Тормозное и характеристическое излучения и их спектры.

4.Эффект Комптона.

5.Давление света. Опыты П.Н.Лебедева.

Квантовая механика.

1.Классические и квантовые законы движения электронов. Корпускулярно-волновой дуализм.

2.Гипотеза де Бройля. Волны де Бройля Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция электронов. Опыты Томсона и Тартаковского.

3.Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

4.Квантовые состояния. Задание состояния микрочастиц. Интерпретация и свойства ψ-функции, ее статистический смысл. Трактовка Борна. Суперпозиция состояний.

5.Основное уравнение нерелятивистской квантовой теории - уравнение Шредингера.

6.Стационарное уравнение Шредингера.

6.Физические величины и операторы в квантовой механике. (IV).Стационарное состояние уравнения Шредингера. Описание движения свободной частицы.

7.Задачи квантовой механики:

• решение уравнения Шредингера для микрочастицы в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками;

• решение уравнения Шредингера для микрочастицы, движущейся под одномерным прямоугольным потенциальным барьером конечной глубины; туннельный эффект;

• решение уравнения Шредингера для квантового гармонического осциллятора;

• решение уравнения Шредингера для микрочастицы при падении на прямоугольный потенциальный барьер (надбарьерное прохождение) (III).

Физика атомов и молекул.

1.Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Модель атома Резерфорда-Бора.

2.Атом водорода в квантовой механике. Квантование атома водорода. Решение уравнения Шредингера для электрона в центрально-симметричном поле (водородоподобного атома). Квантовые числа. Символы состояний. Кратность вырождения. Квантование момента импульса и его проекции на направление магнитного поля для электрона в атоме.

3.Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Полный момент импульса электрона. Правила отбора Хунда. Магнетон Бора.

4.Спектр атома водорода. Спектральные линии. Серийная структура спектра. Формула Бальмера. Конфигурация электронных состояний атома водорода.

5.Многоэлектронные атомы. Принцип Паули заполнения электронных оболочек. Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.

Ядерная физика.

1.Состав и характеристики атомного ядра. Модели ядра (капельная и оболочечная). Нейтронно-позитронная модель строения ядра В.Гейзенберга и Д.Д.Иваненко. Масса, дефект массы и энергия связи ядра.

2.Ядерные силы. Механизм взаимодействия нуклонов.

3.Радиоактивные превращения ядер. α-, β- распады и γ- излучение, их свойства и закономерности. Изотопы. Основной закон радиоактивного распада.

4.Резонансное поглощение γ- излучения. Эффект Мессбауэра.

5.Ядерные реакции. Типы ядерных реакций. Выход ядерной реакции. Порог и эффективное сечение реакции. Законы сохранения при ядерных реакциях.

6.Открытие нейтрона. Спин нейтрона. Ядерные реакции на нейтронах. Реакция деления. Цепная ядерная реакция. Деление тяжелых ядер. Реакции термоядерного синтеза. Управляемый термоядерный синтез. Использование ядерной энергии. Ядерные реакторы. Типы ядерных реакторов.