ФИЗИКА
для студентов всех факультетов (кроме студентов кафедр: ФН2, ФН11)
3 СЕМЕСТР
▼ Аудиторные занятия
ЛЕКЦИИ
МОДУЛЬ 3
Лекция 1. Электрическое поле системы неподвижных зарядов в вакууме. Теорема Гаусса для электростатического поля.
Электрический заряд. Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции и его применение к расчёту поля системы неподвижных зарядов. Поток вектора напряжённости электрического поля. Теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной формах в вакууме и её применение для расчёта электростатических полей.
ОЛ-1(§1.1- 1.6), ОЛ-3(§1.1- 1.5, §1.11, §1.13-1.14), ОЛ-4(§1.1- 1.4), ДЛ-10,11,12.
Лекция 2. Работа и потенциал электростатического поля.
Работа электростатического поля при перемещении зарядов. Циркуляция вектора напряжённости. Связь напряжённости и потенциала. Уравнение Пуассона.
ОЛ-1(§1.7- 1.8), ОЛ-3(§1.6, 1.8, 1.12), ОЛ-4(§1.5- 1.6), ДЛ-10,11,12.
Лекция 3. Электростатическое поле в диэлектрике.
Электрический диполь в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков. Электростатическое поле в диэлектрике. Поляризованность. Свободные и связанные заряды. Связь поляризованности с плотностью связанных зарядов. Вектор электрического смещения. Обобщение теоремы Гаусса. Поле на границе раздела диэлектриков.
ОЛ-1(§2.1- 2.4), ОЛ-3(§1.9, 2.1- 2.7), ОЛ-4(§1.7, 3.1- 3.6), ДЛ-10,11,12.
Лекция 4.Электрическое поле заряженных проводников.
Энергия электростатического поля.
Поле вблизи поверхности проводника. Электроёмкость проводников и конденсаторов. Ёмкости плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов. Энергия системы неподвижных зарядов. Энергия заряженного проводника, конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.
ОЛ-1(§3.1- 3.4), ОЛ-3(§3.1- 3.4, 4.1- 4.3), ОЛ-4(§2.1- 2.3, 2.6, 4.1- 4.3), ДЛ-10,11,12.
Тему «Электрический ток » студенты прорабатывают самостоятельно. При этом рассматривают следующие вопросы: носители тока в средах, сила и плотность тока, уравнение непрерывности, электрическое поле в проводнике с током, сторонние силы, закон Ома и Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
ОЛ-1(§4.1- 4.7), ОЛ-3(§5.1- 5.8), ОЛ-4(§5.1- 5.5), ДЛ-10,11,12.
Лекции 5.Магнитное поле в вакууме.
Вектор индукции и напряжённости магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей. Поле прямого и кругового токов. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Расчёт магнитного поля тороида и соленоида.
ОЛ-1(§5.1- 5.5), ОЛ-3(§6.1- 6.3, 6.12), ОЛ-4(§6.2- 6.5), ДЛ-10,11,12.
Лекция 6. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.
Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях. Ускорение заряженных частиц. Эффект Холла.
ОЛ-1(§6.1- 6.7), ОЛ-3(§6.5, 10.1- 10.5, 11.3), ДЛ-10,11,12.
Лекция 7. Проводники с током в магнитном поле.
Закон Ампера. Магнитный момент контура с током. Контур с током в магнитном поле. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
ОЛ-1(§7.1- 7.3), ОЛ-3(§6.6, 6.8- 6.10), ОЛ-4(§6.6- 6.8), ДЛ-10,11,12.
Лекция 8. Магнитное поле в веществе.
Намагниченность вещества. Вектор напряжённости магнитного поля и его связь с векторами индукции и намагниченности. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость вещества. Теоремы о циркуляции векторов напряжённости и намагниченности в интегральной и дифференциальной формах. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Поле на границе раздела магнетиков.
ОЛ-1(§8.1- 8.7), ОЛ-3(§7.1- 7.9), ОЛ-4(§7.1- 7.6), ДЛ-10,11,12.
Лекция 9. Электромагнитная индукция.
Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция. Взаимная индукция. Вихревые токи. Плотность энергии магнитного поля. Энергия и силы в магнитном поле. Магнитное давление.
ОЛ-1(§9.1- 9.6), ОЛ-3(§8.1- 8.8), ОЛ-4(§9.1- 9.7), ДЛ-10,11,12.
МОДУЛЬ 4: УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ.
Лекция 10. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
Основные положения электромагнитной теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Закон полного тока. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах.
ОЛ-1(§10.1- 10.4), ОЛ-3(§9.1- 9.3), ОЛ-4(§10.1- 10.3), ДЛ-10,11,12.
Лекция 11. Электромагнитные волны.
Волновое уравнение для электромагнитного поля, его общее решение. Скорость распространения электромагнитных волн. Энергия и импульс электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга. Теорема Пойнтинга.
ОЛ-2(§1.1- 1.2), ОЛ-4(§10.4- 10.5), ОЛ-5(§2.1- 2.5), ОЛ-6(§2.1- 2.5), ДЛ-10,11,12.
Тему «Взаимодействие электромагнитных волн с веществом» студенты прорабатывают самостоятельно. При этом рассматривают следующие вопросы: электронная теория дисперсии, нормальная и аномальная дисперсии, закон Бугера, рассеяние света.
ОЛ-2(§7.1- 7.4), ОЛ-5(§7.1- 7.5), ОЛ-6(§7.1- 7.5), ДЛ-11,12.
Лекции 12-13. Электромагнитная природа света. Интерференция света.
Шкала электромагнитных излучений. Оптическое излучение, его интенсивность. Интерференция электромагнитных волн. Расчёт интерференционной картины с двумя источниками. Пространственно-временная когерентность. Интерференция света в тонких плёнках. Интерференционные полосы равной толщины и равного наклона. Применение интерференции.
ОЛ-2(§4.1- 4.5), ОЛ-5(§3.1, 4.1- 4.6), ОЛ-6(§3.1, 4.1- 4.6), ДЛ-11,12.
Лекция 14-15. Дифракция света.
Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция от круглого отверстия и от круглого диска. Дифракция Фраунгофера от щели. Предельный переход от волновой оптики к геометрической. Дифракционная решётка. Спектральные характеристики дифракционных решёток. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа - Бреггов. Понятие о рентгеноструктурном анализе.
ОЛ-2(§5.1- 5.6), ОЛ-5(§5.1- 5.7), ОЛ-6(§5.1- 5.8), ДЛ-11,12.
Лекция 16.Поляризация света.
Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Закон Брюстера. Распространение электромагнитных волн в одноосных кристаллах. Двойное лучепреломление. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Поляризационные призмы и поляроиды.
ОЛ-2(§8.1- 8.4), ОЛ-5(§6.1- 6.3), ОЛ-6(§6.1- 6.3), ДЛ-11,12.
Лекция 17. Голография.
Опорная и предметная световые волны. Запись и воспроизведение голограмм. Применение голографии.
ОЛ-2(§6.1- 6.4), ОЛ-5(§5.9), ОЛ-6(§5.10), ДЛ-11,12.
Лекция 18. Резервная.
УПРАЖНЕНИЯ
МОДУЛЬ 3
Занятие 1. Электростатическое поле в вакууме. Принцип суперпозиции. Проводники в электростатическом поле.
Ауд.: ОЛ-7 задачи 2.18, 2.27, 2.36, 2.69 или ОЛ-8 задачи 3.13, 3.20, 3.28, 3.61.
Дома: ОЛ-7 задачи 2.17, 2.44 или ОЛ-8 задачи 3.12, 3.36.
Занятие 2. Теорема Гаусса. Поле в диэлектрике.
Ауд.: ОЛ-7 задачи 2.32, 2.33, 2.93, 2.96 или ОЛ-8 задачи 3.23, 3.25, 3.82, 3.85.
Дома: ОЛ-7 задачи 2.37, 2.99 или ОЛ- 8 задачи 3.29, 3.89
Занятие 3. Электроёмкость, конденсаторы, энергия электростатического поля.
Ауд.: ОЛ-7 задачи 2.115, 2.119, 2.135, 2.152 или ОЛ-8 задачи 3.105, 3.111, 3.129, 3.146.
Дома: ОЛ-7 задачи 2.116, 2.149 или ОЛ-8 задачи 3.108, 3.143.
Занятие 4.Магнитное поле токов.
Ауд.: ОЛ-7 задачи 2.234, 2.242, 2.250, 2.293 или ОЛ-8 задачи 3.228, 3.233, 3.239, 3.281.
Дома: ОЛ-7 задачи 2.239, 2.258 или ОЛ-8 задачи 3.231, 3.249.
Занятие 5. Движение заряженных частиц в магнитных и электрических полях. Электромагнитная индукция, энергия магнитного поля.
Ауд.: ОЛ-7 задачи 2.417, 2.325, 2.329, 2.374 или ОЛ-8 задачи 3.401, 3.310, 3.314, 3.358.
Дома: ОЛ-7 задачи 2.377, 2.375 или ОЛ-8 задачи 3.361, 3.359.
МОДУЛЬ 4
Занятие 6. Электромагнитные волны.
Ауд.: ОЛ-7 задачи 3.245, 3.249, 3.250, 3.253 или ОЛ-8 задачи 4.229, 4.233, 4.234, 4.254.
Дома: ОЛ-7 задачи 3.243, 3.245 или ОЛ-8 задачи 4.227, 4.229.
Занятие 7. Интерференция света.
Ауд.: ОЛ-8 задачи 5.74, 5.82, 5.85, 5.91 или ОЛ-7 задачи 4.81, 4.87, 4.91, 4.97.
Дома: ОЛ-7 задачи 4.81, 4.87, 4.91, 4.97 или ОЛ-8 задачи 5.80, 5.92.
Занятие 8. Дифракция и поляризация света.
Ауд.: ОЛ-7 задачи 4.114, 4.118, 4.156, 4.180 или ОЛ-8 задачи 5.105, 5.109, 5.147, 5.171.
Дома: ОЛ-7 задачи 4.154, 4.183 или ОЛ-8 задачи 5.145, 5.174.
Номера задач, решаемых в аудиториях, надо рассматривать как рекомендованные.
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Один раз в две недели студенты всех факультетов выполняют в лабораториях кафедры физики четырехчасовые лабораторные работы.
МОДУЛЬ 3
Занятие 1. Лабораторная работа №1
Занятие 2. Лабораторная работа №2
Занятие 3. Лабораторная работа №3
Занятие 4. Рубежный контроль
Занятие 5. Лабораторная работа №4
МОДУЛЬ 4
Занятие 6. Лабораторная работа №5
Занятие 7. Лабораторная работа №6
Занятие 8. Рубежный контроль
▼ Самостоятельная подготовка
МОДУЛЬ 3
Домашнее задание №1
Сроки выполнения: выдача - 2-я неделя, прием – 8-я неделя.
Домашнее задание состоит из двух задач. Первая задача посвящена расчету электростатического поля и имеет три типа различных независимых условий.
Вторая задача предполагает расчет характеристик магнитного поля постоянного тока и имеет четыре типа различных независимых условий.
Подготовка к рубежному контролю по модулю 3
МОДУЛЬ 4
Домашнее задание №2
Сроки выполнения: выдача - 8-я неделя, прием – 14-я неделя.
Домашнее задание состоит из двух задач.
Первая задача посвящена явлению электромагнитной индукции и имеет два типа различных независимых условий. Решение предлагаемой задачи сводится к расчёту разветвлённых цепей, содержащих элементы сопротивления, ёмкости и индуктивности.
Вторая задача посвящена явлению распространения в пространстве электромагнитных волн, изучению их свойств и расчёту характеристик.
