Квантовые свойства вещества

Электродинамика

1. Источники магнитного поля: движущийся заряд, магнитный диполь и ток смещения. Вектор магнитной индукции. ([2], Глава VI, §§ 40-41).

2. Магнитное поле тока. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле длинного прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового проводника с током. ([2], Глава VI, §§ 42).

3. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.

4. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля.

5. Взаимодействие токов. Закон Ампера. ([2], Глава VI, §§ 39, 44).

6. Взаимодействие параллельных токов. Определение силы тока. ([2], Глава VI, §§ 39, 44).

7. Движение заряженных частиц в электромагнитном поле. Сила Лоренца. ([2], Глава VI, § 43; Глава X, §§ 72-76).

8. Электронная теория эффекта Холла.

9. Магнитный диполь. Магнитный дипольный момент контура с током. Магнитное поле, создаваемое круговым контуром с током. ([2], Глава VI, §§ 46-47).

10. Поведение магнитного диполя в однородном и неоднородном магнитном поле. Потенциальная энергия магнитного диполя. Прецессия Лармора. ([2], Глава VI, § 48).

11. Вещество в магнитном поле. Молекулярные токи. Намагничение магнетиков в магнитном поле. Вектор намагниченности. ([2], Глава VII, §§ 51-53).

12. Теорема о циркуляции вектора намагниченности. Магнитная восприимчивость и проницаемость. Напряжённость магнитного поля. ([2], Глава VII, §§ 51-53).

13. Свойства диамагнетиков и парамагнетиков. Законы Кюри и Кюри-Вейсса. ([2], Глава VII, §§ 57-58).

14. Свойства ферромагнетиков. Явление магнитного гистерезиса. ([2], Глава VII, § 59).

15. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция. Взаимная индукция. ([2], Глава VIII, §§ 60-64, 66).

16. Индуктивность. Энергия магнитного поля, создаваемого током. ([2], Глава VIII, §§ 60-64).

17. Квазистационарный ток в цепи с индуктивностью при замыкании и размыкании цепи. ([2], Глава VIII, §§ 65).

18. Применение явления электромагнитной индукции. Трансформаторы. ([2], Глава VIII, § 66).

19. Токи проводимости и токи смещения. Теорема о циркуляции напряжённости магнитного поля (закон полного тока). ([2], Глава IX, §§ 69-70).

20. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Материальные уравнения. ([2], Глава IX, § 71).

21. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. ([2], Глава XV, §§ 104-106).

22. Плотность энергии и плотность потока энергии электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга. ([2], Глава XV, §§ 107-108).

23. Излучение электрического диполя. Диполь Герца. Излучение магнитного диполя. ([2], Глава XV, §§ 109).

24. Электрические колебания. Излучение электромагнитных волн колебательным контуром. Уравнение колебательного контура. ([2], Глава XIII, §§ 88-92).

25. Продольный и поперечный эффект Доплера для электромагнитных волн. ([2], Глава XX, § 151).

Оптика

26. Предмет оптики. Развитие представлений о природе света. Явления, описываемые геометрической и волновой оптикой.

27. Законы геометрической оптики. Принцип Ферма. Таутохронность. ([2], Глава XVI, § 115).

28. Прохождение света через сферическую границу раздела двух сред. Формула тонкой линзы. ([2], Глава XVI, §§ 116-117).

29. Временная и пространственная когерентность. Интерференция волн от двух источников. Опыт Юнга. ([2], Глава XVII, §§ 119-121).

30. Интерференция при отражении от плоскопараллельной пластинки. Просветление оптики. ([2], Глава XVII, § 122).

31. Интерференция на клине. Интерференционные кольца Ньютона. ([2], Глава XVII, §§ 119-121).

32. Многолучевая интерференция. Интерференционные фильтры. Применения интерференции. ([2], Глава XVII, § 124).

33. Дифракция света. Принцип Гюйгенса и принцип Гюйгенса-Френеля. ([2], Глава XVI, §§ 118; Глава XVIII, §§ 125-126).

34. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Зоны Френеля. ([2], Глава XVIII, §§ 127-128).

35. Дифракция Фраунгофера на щели. ([2], Глава XVIII, § 129).

36. Дифракционная решётка. Угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решётки. ([2], Глава XVIII, §§ 130, 132).

37. Дифракция ренгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэггов. ([2], Глава XVIII, § 131).

38. Рентгеноструктурный анализ: методы Лауэ и Дебая-Шерера. ([2], Глава XVIII, § 131).

39. Понятие о голографии. Применения голографии. ([2], Глава XVIII, § 133).

40. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. ([2], Глава XIX, § 134).

41. Частично поляризованный свет. Степень поляризации. ([2], Глава XIX, § 134).

42. Поляризация света при отражении и преломлении. Угол Брюстера. ([2], Глава XIX, § 135).

43. Анизотропные среды. Двойное лучепреломление. Дихроизм. ([2], Глава XIX, § 136).

44. Интерференция поляризованных волн. Эллиптическая поляризация. ([2], Глава XIX, § 137).

45. Оптическая активность. Магнитное вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея. ([2], Глава XIX, § 141).

46. Поляризационные приборы. Анализ поляризации света. Поляриметрия и сахариметрия. ([2], Глава XIX, § 141).

47. Искусственная анизотропия. Фотоупругость. ([2], Глава XIX, § 140).

48. Двойное лучепреломление при прохождении света через изотропную жидкость, помещённую в сильное электрическое поле (эффект Керра). ([2], Глава XIX, § 140).

49. Двойное лучепреломление при прохождении света через изотропную жидкость, помещённую в сильное магнитное поле (эффект Коттона-Мутона). ([2], Глава XIX, § 140).

50. Электрооптический эффект Поккельса. ([2], Глава XIX, § 140).

51. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия. ([2], Глава XX, §§ 142-144).

52. Поглощение света. Законы Бугера-Ламберта и Бэра. ([2], Глава XX, § 145).

53. Рассеяние света. Рэлеевское рассеяние. Рассеяние Ми. Комбинационное рассеяние. ([2], Глава XX, § 146).

Квантовые свойства вещества

54. Тепловое излучение и люминесценция ([3], Глава I, § 1).

55. Оптическая пирометрия. Поток лучистой энергии. Светимость. Поглощательная способность. Закон Кирхгофа ([3], Глава I, § 2).

56. Равновесная плотность энергии излучения. Светимость абсолютно чёрного тела. Закон Стефана-Больцмана ([3], Глава I, §§ 3-4).

57. Закон Вина. Закон смещения Вина-Голицына ([3], Глава I, §§ 3-4).

58. Закон Рэлея-Джинса. Предположение Планка о квантах энергии. Формула Планка ([3], Глава I, §§ 5-7;).

59. Квантовые свойства излучения. Внешний фотоэффект. Закономерности фотоэффекта. Формула Эйнштейна. Красная граница фотоэффекта ([3], Глава II, § 9).

60. Фотоэлектронная спектроскопия. Технические применения фотоэлементов ([3], Глава II, § 9).

61. Тормозное излучение. Коротковолновая граница тормозного излучения ([3], Глава II, § 8).

62. Рассеяние световых квантов на электронах. Эффект Комптона ([3], Глава II, §§ 10-11).

63. Импульс и энергия фотона. Корпускулярные и волновые свойства фотона и связь между ними. Давление света. ([3], Глава II, §§ 10-11).

64. Фотонный газ. Распределение Бозе-Эйнштейна.

65. Волновые свойства частиц. Соотношение неопределённостей. Границы применимости классической механики ([3], Глава IV, §§ 18-20).

66. Электронография. Структурная и магнитная нейтронография.

67. Строение атомов: электронная оболочка и ядро. Опыты Резерфорда. Постулаты Бора ([3], Глава III, §§ 12-15).

68. Поглощение и испускание света атомами и молекулами. Спектр атома водорода ([3], Глава III, §§ 15-17; Глава V, §§ 28-29).

69. Волновая функция. Уравнение Шрёдингера. Уравнение Шрёдингера для свободных частиц ([3], Глава IV, §§ 21-22, 25).

70. Квантование энергии связанных состояний частицы. Общие свойства одномерного движения частицы (на примере задачи о движении частицы в одномерном «ящике») ([3], Глава IV, §§ 23-24).

71. Прохождение частиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект ([3], Глава IV, § 26).

72. Туннелирование электронов через диэлектрик ([3], Глава IV, § 26).

73. Объяснение альфа-распада с точки зрения туннелирования ([3], Глава IV, § 26).

Физика атомов и молекул

74. Спектральные свойства атома ([3], Глава V, §§ 28-31).

75. Магнитные свойства атома. Эффект Зеемана ([3], Глава V, §§ 31-34).

76. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли. Природа устойчивости атома ([3], Глава V, § 38).

77. Состав атомного ядра. Протоны и нейтроны. Изотопы, изобары и изотоны. Ядерные силы ([3], Глава X, §§ 66-69).

78. Заряд, квадрупольный момент, спин и магнитный дипольный момент атомного ядра. Размеры ядер. Энергия связи между нуклонами ([3], Глава X, §§ 66-69).

79. Альфа-, бета- и гамма-излучение. Поглощение излучения веществом. Основные понятия дозиметрии.

80. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада ([3], Глава X, § 70).

81. Ядерные реакции. Гамма-излучение. Эффект Мёссбауэра ([3], Глава VI, § 50; Глава X, § 71).

82. Цепные ядерные реакции. Ядерная энергетика. Применение изотопов ([3], Глава X, §§ 72-73).

83. Элементарные частицы. Виды взаимодействия и классы элементарных частиц. Частицы и античастицы. Кварки и глюоны – структурные составляющие элементарных частиц ([3], Глава XI, §§ 74-83).

84. Основные виды связей в молекулах и кристаллах. Природа ковалентной связи. Природа ионной связи ([3], Глава V, §§ 39-40).

85. Одноэлектронные состояния в молекулах и твёрдых телах. Электронная спектроскопия.

86. Механический и магнитный момент электрона. Спин. Принцип Паули. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева ([3], Глава V, §§ 36-37).

Физика твёрдого тела

87. Кристаллическая решётка. Несовершенства и дефекты кристаллической структуры. Дислокации. Механические свойства твёрдых тел ([3], Глава VI, § 45).

88. Теплоёмкость твёрдого тела. Закон Дюлонга-Пти.

89. Фононный газ в кристалле. Теплоёмкость твёрдого тела. Характеристическая температура Дебая ([3], Глава VI, §§ 46-49).

90. Вырожденный электронный газ в металлах. Распределение Ферми-Дирака. Энергия Ферми.

91. Основные понятия зонной теории твёрдых тел. Зависимость зонной структуры от типов связи между атомами в твёрдом теле ([3], Глава VII, §§ 51-54).

92. Объяснение тепловых (теплоёмкость, теплопроводность), оптических и электрических (электропроводность) свойств металлов в рамках зонной теории ([3], Глава VII, §§ 51-54; Глава VIII, § 55).

93. Сверхпроводимость. Эффект Джозефсона. Высокотемпературная проводимость ([3], Глава VIII, §§ 55-56).

94. Контактные явления на границе металл-металл. Эффект Зеебека. Эффект Пельтье. Термоэлектричество. ([3], Глава IX, §§ 60-63).

95. Контактные явления на границе полупроводник-полупроводник. p-n-переходы.

96. Собственные и примесные полупроводники. Доноры и акцепторы. Электронная и дырочная проводимость. ([3], Глава VIII, §§ 57-59).

97. Фотоэффект в полупроводниках (внутренний фотоэффект) ([3], Глава IX, §§ 64-65).

Литература

[1] Савельев И.В. Курс общей физики. В 3-х тт. Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука, ФМ, 1977. – 416 с.; 1989. – 352 с.

[2] Савельев И.В. Курс общей физики. В 3-х тт. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука, ФМ, 1988. – 496 с.

[3] Савельев И.В. Курс общей физики. В 3-х тт. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твёрдого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука, ФМ, 1989. – 304 с.

 

Преподаватель:

канд. физ.-мат. наук, доцент А.Н.Тараканов