Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Общая и теоретическая физика

Содержание программы

 

Общая и теоретическая физика

1. Кинематика материальной точки и абсолютно твердого тела. Способы описания движения. Закон движения. Линейные и угловые скорости и ускорения. Система материальных точек. Уравнения кинематической связи. Преобразование координат и скоростей. Степени свободы абсолютно твердого тела. Разложение движения на слагаемые. Углы Эйлера. Поступательное, вращательное и плоское движение твердого тела. Мгновенная ось вращения.

2. Динамика материальной точки. Понятие массы, импульса и силы в механике Ньютона. Законы Ньютона. Уравнение движения. Начальные условия. Законы, описывающие индивидуальные свойства сил. Центральные силы. Функция Лагранжа и уравнения Лагранжа.

3. Закон сохранения импульса. Замкнутые системы отсчета. Закон сохранения и изменения импульса материальной точки и системы материальных точек. Теорема о движении центра масс. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.

4. Законы изменения и сохранения механической энергии. Работа силы. Консервативные силы. Кинетическая и потенциальная энергия материальной точки и системы материальных точек. Закон сохранения механической энергии системы. Соударение тел. Абсолютно упругий и неупругий удары.

5. Закон изменения и сохранения момента импульса. Момент импульса тела. Момент импульса относительно оси. Закон изменения и сохранения момента импульса. Движение в поле центральных сил. Основные законы движения планет. Финитное и инфинитное движение под действием сил притяжения и отталкивания.

6. Неинерциальные системы отсчета. Движение материальной точки в неинерциальной системе отсчета. Силы инерции. Переносная и кориолисова силы инерции. Принцип Даламбера. Функция Лагранжа системы частиц в неинерциальной системе отсчета. Маятник Фуко. Теорема Лармора.

7. Основы специальной теории относительности. Принцип относительности и постулат скорости света. Преобразования Лоренца и интегралы этих преобразований. Псевдоевклидова метрика пространства-времени. Следствия преобразований Лоренца. Относительность одновременности и причинность. Сокращение длины двигающихся отрезков и замедление темпа хода двигающихся часов. Сложение скоростей. Релятивистское уравнение движения. Соотношение между массой и энергией.

8. Динамика абсолютно твердого тела. Момент силы. Момент импульса тела. Тензор инерции и его главные и центральные оси. Момент инерции. Теорема Гюйгенса. Уравнение движения и уравнение моментов. Динамика плоского движения тела. Физический маятник. Кинетическая энергия твердого тела.

9. Колебательное движение. Собственные одномерные колебания. Гармонические колебания. Сложение гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу. Биения. Собственные колебания системы под действием потенциальных и диссипативных сил. Затухающие колебания. Логарифмический декремент затухания.

10. Вынужденные колебания. Процесс установления вынужденных колебаний. Амплитудные и фазовые характеристики. Резонанс. Параметрическое возбуждение колебаний. Автоколебания. Понятие о нелинейных колебаниях.

11. Волны в сплошной среде и элементы акустики. Распространение колебаний давления и плотности в среде. Волны. Длина волны, период колебаний, фаза и скорость волны. Продольные и поперечные волны в среде. Уравнение бегущей волны. Волновое уравнение. Эффект Доплера.

12. Статистический подход к описанию молекулярных явлений. Статистические закономерности и описание системы многих частиц. Молекулярная система как совокупность частиц и как сплошная среда. Тепловое равновесие систем. Условия равновесия. Каноническое распределение Гиббса для системы в термостате. Большая статистическая сумма и термодинамический потенциал.

13. Идеальный газ. Модель идеального газа. Равновесное пространственное распределение частиц идеального газа. Биноминальное распределение (распределение Бернулли). Предельные случаи биноминального распределения: распределения Пуассона и Гаусса. Молекулярная теория давления идеального газа. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева).

14. Статистика идеального газа. Распределение молекул газа по скоростям. Распределение Максвелла. Характерные скорости молекул. Распределение молекул по компонентам скоростей. Экспериментальная проверка распределения Максвелла. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Распределение Максвелла-Больцмана и его экспериментальная проверка.

15. Броуновское движение. Длина свободного пробега. Частота соударений. Теорема о равномерном распределении кинетической энергии по степеням свободы. Характер движения броуновских частиц. Стохастические дифференциальные уравнения. Уравнение Смолуховского. Опыты Перрена по определению числа Авогадро.

16. Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Термодинамические системы. Задание системы с помощью уравнений состояния. Нулевое начало термодинамики. Понятие термодинамического равновесия. Принцип термодинамической аддитивности. Квазистатические процессы. Обратимые и необратимые процессы.

17. Теплоемкость системы. Теплоемкость идеального газа. Связь теплоемкости газа с числом степеней свободы молекул. Уравнение Майера. Политропический процесс. Уравнение политропы и его частные случаи. Классическая теория теплоемкости твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Фундаментальные трудности классической теории теплоемкости. Квантовая теория теплоемкости с учетом внутренних движений. Закон Дебая. Температура Дебая.

18. Первое и второе начала термодинамики. Дифференциальная форма первого начала. Две теоремы Карно. Понятие энтропии термодинамической системы. Микро- и макросостояния системы. Термодинамическая вероятность. Энтропия и вероятность. Закон возрастания энтропии в неравновесной изолированной системе. Неравенство Клаузиуса. Формулировка Клаузиуса и Томсона (Кельвина) второго начала термодинамики.

19. Реальные газы и жидкости. Неидеальный классический одноатомный газ. Парная корреляционная функция и её связь с энергией. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние. Область двухфазных состояний. Метастабильные состояния. Силы межмолекулярного взаимодействия. Потенциал Леннарда-Джонса. Эффект Джоуля-Томсона. Метод получения низких температур.

20. Термодинамические потенциалы. Метод термодинамических потенциалов. Условия равновесия и устойчивости однородной системы. Термодинамические тождества. Термодинамическое описание газов, магнетиков, диэлектриков. Химический потенциал, электрическая поляризация, магнитная восприимчивость.

21. Твердые тела. Кристаллические и аморфные состояния. Кристаллы. Симметрия кристаллов. Элементы точечной симметрии. Трансляция и трансляционная симметрия. Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка. Сингонии. Решетка Браве. Индексы Миллера. Изоморфизм и полиморфизм. Фазы переменного состава. Дефекты в кристаллах. Дислокации. Понятие о жидких кристаллах.

22. Фазовые переходы первого и второго рода. Фаза. Классификация фазовых переходов по Эренфесту. Термодинамический потенциал Гиббса как функция состояния. Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Скрытая теплота перехода. Тройная точка. Фазовые переходы второго рода. Аномалии теплового расширения при фазовых переходах.

23. Явления переноса. Понятие о релаксационных процессах в молекулярных системах. Диффузия: закон Фика. Внутреннее трение (перенос импульса): закон Ньютона-Стокса. Теплопроводность: закон Фурье. Уравнение переноса. Явление переноса в газах. Связь коэффициентов переноса с молекулярно-кинетическими характеристиками газа. Теорема Лиувилля и уравнение Лиувилля для классической функции распределения. Кинетическое уравнение Больцмана.

24. Электростатическое поле. Закон Кулона. Вектор напряженности электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса, её представление в дифференциальной форме. Теорема Ирншоу. Электрический диполь. Поле диполя. Электрический дипольный и квадрупольный моменты. Силы, действующие на диполь в электрическом поле. Энергия электрического диполя во внешнем поле.

25. Потенциальность электростатического поля. Потенциал. Связь потенциала с вектором напряженности электростатического поля. Калибровочная инвариантность. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Теорема о циркуляции и её представление в дифференциальной форме. Уравнение Пуассона и математическая постановка задач электростатики.

26. Проводники в электрическом поле. Напряженность электрического поля у поверхности и внутри проводника. Распределение заряда по поверхности проводника. Электростатическая защита.. Связь между зарядом и потенциалом проводника. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Энергия и плотность энергии электрического поля.

27. Диэлектрики в электрическом поле. Вектор поляризации. Свободные и связанные заряды. Вектор электрической индукции. Термодинамическое описание диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость вещества. Понятие о тензоре диэлектрической проницаемости. Энергия диэлектрика во внешнем электрическом поле. Пондеромоторные силы в электрическом поле и методы их вычисления. Тензор натяжений Максвелла.

28. Поляризация диэлектриков. Электронная теория поляризации диэлектриков. Поляризация неполярных диэлектриков. Локальное поле. Формула Клаузиуса-Мосотти. Поляризация полярных диэлектриков. Теория Ланжевена. Электрические свойства кристаллов.

29. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности. Условие стационарности тока. Удельная электропроводность вещества. Дифференциальная форма закона Ома. Уравнения и граничные условия для стационарных токов. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца и его дифференциальная форма.

30. Постоянное магнитное поле. Взаимодействие токов. Поле движущегося заряда. Закон Био-Савара-Лапласа и его полевая трактовка. Вектор индукции магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля. Векторный потенциал магнитного поля. Действие магнитного поля на ток. Закон Ампера.

31. Магнитное поле квазистационарных токов. Элементарный ток и его магнитный момент. Дипольный магнитный момент токов. Магнитное поле в дипольном приближении. Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток). Силы, действующие на контур с током в магнитном поле. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле.

32. Магнитное поле в сплошной среде. Вектор намагниченности и его связь с молекулярными токами. Вектор напряженности магнитного поля. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость вещества. Понятие о тензоре магнитной проницаемости. Граничные условия для векторов напряженности и индукции магнитного поля. Магнитное поле в полостях в однородном магнетике. Принципиальные методы измерения напряженности и индукции магнитного поля в магнетиках.

33. Магнетики. Классификация магнетиков. Классическое описание диамагнетизма. Ларморова прецессия. Объяснение парамагнетизма по Ланжевену. Квантовая теория парамагнетизма. Магнитная восприимчивость диа- и парамагнетиков. Гиромагнитное отношение. Опыты Эйнштейна-де-Гааза. Опыт Барнетта. Ферромагнетики. Доменная структура. Гистерезис намагничивания. Магнитная анизотропия. Ферромагнетизм - как следствие действия обменных сил. Температурная зависимость намагниченности. Точка Кюри.

34. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции Фарадея и его формулировка в дифференциальной форме. Правило Ленца. Токи Фуко. Явление самоиндукции и взаимной индукции. Магнитная энергия контура с током. Магнитная энергия совокупности контуров с током. Энергия магнитного поля, её объемная плотность. Энергия магнитного поля в веществе.

35. Электромагнитные колебания в контуре. Квазистационарные поля. Критерии квазистационарности. Переходные процессы в RC и LC цепях. Колебательный контур. Уравнение гармонических колебаний. Энергия, запасенная в контуре. Затухающие колебания в контуре и их уравнение. Логарифмический декремент затухания. Добротность контура. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс. Ширина резонансной кривой и её связь с добротностью контура. Колебания в связанных контурах. Нормальные колебания (моды) и их частоты.

36. Механизмы электропроводности твердых тел. Проводники. Основные положения классической электронной теории проводимости Друде-Лоренца. Законы Ома и Джоуля-Ленца в классической теории. Понятие о зонной теории твердых тел. Энергетические уровни и формирование энергетических зон. Принцип Паули. Статистика Ферми-Дирака. Особенности зонной структуры диэлектриков, полупроводников и металлов. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводники р и n типа. Р - n переход. Контактные явления. Контактная разность потенциалов.

37. Основы квантовой теории твердого тела. Модели твердого тела. Представление о квазичастицах. Фононы. Экситоны. Электрон-фононный гамильтониан. Сверхпроводимость. Модель БКШ. Основные свойства сверхпроводников. Эффект Мейснера, критическое магнитное поле. Взаимодействие частиц с кристаллической решеткой. Полярон.

38. Уравнения Максвелла. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла как обобщение экспериментальных данных. Ток смещения. Вихревое электрическое поле. Взаимные превращения электрического и магнитного полей. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Электромагнитные волны в вакууме. Скорость их распространения. Поперечность электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга. Закон сохранения энергии электромагнитного поля. Вибратор Герца. Электрическое дипольное излучение.

39. Релятивистская кинематика и динамика, четырехмерный формализм. Преобразования Лоренца. Формализм Минковского. Ковариантная запись закона сохранения заряда и уравнений для потенциалов. Тензор энергии-импульса электромагнитного поля. Ковариантная запись уравнений Максвелла для полей в вакууме. Инварианты электромагнитного поля.

40. Электродинамика движущихся сред. Материальные уравнения для движущихся сред. Законы преобразования векторов E, H, B, D, P, M. Основные уравнения электродинамики медленно движущихся проводников. Движущийся идеальный проводник. Основные уравнения магнитной гидродинамики в идеально проводящей жидкости.

41. Плоские электромагнитные волны в прозрачном веществе. Плотность энергии и импульс электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойтинга. Интенсивность света. Давление света. Опыты Лебедева. Электромагнитные волны с учётом поглощения в веществе.

42. Явление интерференции. Интерференция монохроматических волн. Получение интерференционных картин делением волнового фронта (метод Юнга) и делением амплитуды (метод Френеля). Полосы равной толщины и равного наклона. Когерентность волн. Временная когерентность, время и длина когерентности; спектральное и временное рассмотрение.

43. Явление дифракции. Принцип Гюйгенса-Френеля, его интегральная запись и трактовка. Законы Френеля. Применение векторных диаграмм для анализа дифракционных картин. Зонные пластинки. Угловой спектр, связь его ширины с размерами отверстия. Дифракция Фраунгофера на щели. Амплитудные дифракционные решётки.

44. Дисперсия диэлектрической проницаемости. Зависимости показателей преломления и поглощения от частоты. Фазовая и групповая скорости, их соотношение (Формула Рэлея). Нормальная и аномальная дисперсия показателя преломления. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера.

45. Поляризация света. Поляризация естественного света. Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков. Формула Френеля. Поляризация отражённой и преломленной волн. Угол Брюстера. Распространение световых волн в анизотропных средах: экспериментальные факты и элементы теории. Двойное лучепреломление света. Качественный анализ распространения света с помощью построения Гюйгенса. Интерференция поляризованных волн. Получение и анализ эллиптически поляризованного света. Анизотропия оптических свойств (эффекты Поккельса и Керра, эффекты Фарадея и Коттона-Мутона).

46. Оптическое излучение. Классическая модель затухающего дипольного осциллятора. Оценка времени затухания. Лоренцева форма и ширина линии излучения. Естественная ширина линии излучения. Термодинамические системы статистически независимых осцилляторов. Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способности вещества, их соотношение. Модель абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана, формула смещения Вина. Формула Рэлея - Джинса. Спектральная плотность энергии равновесного электромагнитного излучения. Формула Планка.

47. Излучение света атомами и молекулами. Модель двухуровневой системы. Взаимодействие двухуровневой системы с излучением: спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Многоуровневые системы. Явление люминесценции: основные закономерности. Резонансное усиление света при инверсной заселенности энергетических уровней. Методы создания инверсной заселенности в различных средах.

48. Лазеры - устройство и принцип работы. Роль оптического резонатора. Условия стационарной генерации (баланс фаз и баланс амплитуд). Продольные и поперечные моды. Спектральный состав излучения лазеров Синхронизация мод. Генерация сверхкоротких импульсов. Энергетические характеристики лазерных систем.

49. Дуализм явлений микромира. Дискретные свойства волн, волновые свойства частиц. Гипотеза Планка. Кванты излучения. Формула Планка. Фотоэффект. Волновые свойства частиц. Волны де Бройля. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорости волн де Бройля. Принцип неопределенности.

50. Элементарная теория атома водорода. Атом водорода. Уровни энергии и волновые функции стационарных состояний. Тонкая структура спектра атома водорода.

51. Основы квантовой механики. Квантовая система, ее состояние, измеряемые параметры. Волновая функция, ее свойства. Уравнение Шредингера. Стационарные и нестационарные состояния. Операторы физических величин. Собственные значения и собственные функции операторов.

52. Многоэлектронные атомы. Общие принципы описания многоэлектронного атома. Электронная конфигурация. Терм. Тонкая структура терма. Правило интервалов Ланде. Атомы щелочных металлов. Атом гелия.

53. Взаимодействие квантовой системы с излучением. Квантовая система в поле электромагнитной волны. Вероятность перехода. Спонтанные переходы. Естественная ширина спектральной линии.

54. Атом во внешнем поле. Атом в магнитном поле. Слабое и сильное поле. Фактор Ланде. Эффекты Зеемана и Пашена-Бака.

55. Химическая связь, молекулы. Адиабатическое приближение. Молекула водорода. Химическая связь. Спектры двухатомных молекул.

56. Идеальные системы в статистической механике. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака. Переход к классической статистике Больцмана. Ферми-газ при низких температурах. Электронный газ в металлах. Релятивистский вырожденный ферми-газ. Фотонный газ. Бозе-конденсация. Квантовая теория теплоемкости многоатомного идеального газа с учетом внутренних молекулярных движений.

57. Физическая кинетика. Микроскопическое состояние системы многих частиц в квантовой и классической теориях. Теорема Лиувилля и уравнение Лиувилля для классической функции распределения. Цепочка уравнений Боголюбова для неравновесных функций распределения. Приближение самосогласованного поля, уравнение Власова. Плазменные колебания и затухание Ландау. Уравнение кинетического баланса и принцип детального равновесия.

58. Свойства атомных ядер. Опыт Резерфорда. Размеры ядер. Ядро как совокупность протонов и нейтронов. Распределение заряда в ядре. Масса и энергия связи ядра. Энергия отделения нуклонов и кластеров от ядра. Спин ядра и моменты импульсов составляющих ядро нуклонов. Четность ядерных состояний. Изоспин нуклонов и ядер. Спектры ядер. Электромагнитные моменты ядра и нуклонов.

59. Модели атомных ядер. Модель заряженной жидкой капли. Формула Вайцзеккера. Модель оболочек. Физическое обоснование оболочечной модели ядра. Потенциал среднего ядерного поля. Спин-орбитальное взаимодействие. Одночастичные состояния в ядерном потенциале. Модель оболочек для средних и тяжелых ядер. Роль кулоновского взаимодействия. Модель коллективных ядерных колебаний. Вращательные спектры ядер.

60. Радиоактивность. Статистический характер распада. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность. Радиоактивные семейства. Искусственная радиоактивность. Виды распада. a-Распад. Туннельный эффект. Зависимость периода a-распада от энергии a-частиц. b-аспад. Экспериментальное доказательство существования нейтрино. Разрешенные и запрещенные b-переходы. Несохранение четности в b-распаде. g-Излучение ядер. Электрические и магнитные переходы. Ядерная изомерия. Внутренняя конверсия. Эффект Мёссбауэра.

61. Ядерные реакции. Методы изучения ядерных реакций. Детекторы частиц. Принципы работы ускорителей. Сечения реакций. Каналы реакций. Законы сохранения в ядерных реакциях. Кинематика ядерных реакций. Механизмы ядерных реакции. Модель составного ядра. Резонансные ядерные реакции. Формула Брейта-Вигнера. Прямые ядерные реакции. Деление ядер. Деление изотопов урана нейтронами. Цепная реакция деления. Ядерные взрывы. Ядерные реакторы. Реакции синтеза лёгких ядер. Термоядерная энергия.

62. Взаимодействие ядерного излучения с веществом. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Потери энергии на ионизацию и возбуждение атомов. Пробеги заряженных частиц. Взаимодействие нейтронов с веществом. Замедление нейтронов. Прохождение - излучения через вещество. Биологическое действие излучения и защита от него.

63. Свойства частиц и взаимодействий. Четыре типа фундаментальных взаимодействий. Константы и радиусы взаимодействий. Принципы описания взаимодействий частиц в квантовой теории поля. Переносчики взаимодействий. Понятие о диаграммах Фейнмана. Классификация частиц. Фундаментальные частицы. Квантовые числа частиц и законы сохранения. Античастицы. Возбужденные состояния адронов. Резонансы.

64. Сильные взаимодействия. Классификация адронов. Барионы и мезоны. Супермультиплеты адронов. Странность и другие адронные квантовые числа. Адронные свойства фотона. Глубоконеупругие процессы. Кварки. Глюоны. Кварковая модель адронов. Тяжелые кварки c, b, t. Цвет кварков и глюонов. Потенциал сильного взаимодействия. Асимптотическая свобода и невылетание кварков (конфайнмент).

65. Слабые взаимодействия. Слабые взаимодействия. Лептонные заряды. Типы нейтрино. Слабые распады. Заряженные и нейтральные слабые токи. Промежуточные бозоны W, Z. Закон сохранения четности. Р-симметрия. Несохранение четности в слабых взаимодействиях. Спиральность.

66. Современные астрофизические представления. Эволюция и состав Вселенной. Реликтовое излучение. Космологический нуклеосинтез в горячей Вселенной. Нуклеосинтез в звездах. Распространенность химических элементов. Нейтринная астрономия. Сверхновые. Нейтронные звезды. Черные дыры. Космические лучи.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИ КА | Задания по физике юбилейной Заочной школы


Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных