Физика. Оптика. Физика атома и атомного ядра

О курсе

Курс «Физика. Оптика. Физика атома и атомного ядра.» может быть рассчитан на обучающихся технических ВУЗов.

Лекции читает кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Физики и приборостроения»  института промышленных технологий и инжиниринга Третьяков Пётр Юрьевич и старший преподаватель кафедры «Физики и приборостроения» института промышленных технологий и инжиниринга Исакова Наталья Петровна. Практические занятия ведут Третьяков П.Ю. и Исакова Н.П. Виртуальные лабораторный работы созданы старшим преподавателем кафедры «Физики методов контроля и диагностики» института промышленных технологий и инжиниринга  Исаковым Василием Владимировичем.

Основная литература:

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 3. – М.: Наука, 1996.

2. Трофимова Т.И. Курс  физики: учебное пособие/ Т.И.Трофимова.  М.: Академия, 2012. – 316с.

3. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов: учебное пособие/Т.И.Трофимова  М.: Высш.школа, 2008. -405с.

Дополнительная литература:

4. Трофимова Т.И. Курс физики: Задачи и решения: учебное пособие/ Т.И.Трофимова, А.В.Фирсов. – М.: Академия, 2010. – 592с.

5. Неделько В.И. Физика: учебное пособие/ В.И.Неделько. . – М.: Академия, 2011. – 464с.

6. В.Е. Борисенко, В.М. Дерябин. Оптика. Основы атомной и ядерной физики: учебное пособие/ТГУ 1983г.

Результат

Базовые знания:

1. физические явления и закономерности

2. основные законы электромагнетизма

3. границы применимости основных законов

Умения:

1. применять законы  к объяснению физических явлений

2. обосновывать и получать основные уравнения

3. строить математические модели простейших явлений

Навыки:

1. работа со справочной и учебной литературой

2. преобразование размерностей  физических величин

3. применение общих законов физики для решения практических  задач

Входные требования

Слушателям курса необходимо владеть знаниями по физике в объеме школьной программы, основами дифференциального и интегрального исчисления, основами векторного исчисления. Необходимо иметь представление об основных понятиях  и законов оптики, физики атома и атомного ядра. 

В курсе предполагается, что обучающиеся  знакомы с законами геометрической оптики, законами сохранения импульса и энергии, законами теплового излучения, строением атома  и ядра. Также необходимо владение основами векторного анализа, представление о понятиях градиента, дивергенции, ротора.

Содержание курса

План лекций. «Оптика. Физика атома и атомного ядра»
 1. Введение Электромагнитные волны. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Плотность энергии. Плотность потока энергии. Корпускулярно-волновой дуализм свойств света. Элементы геометрической оптики.
2. Интерференция света. Интерференция волн. Когерентность и монохроматичность волн. Время и длина когерентности. Методы получения когерентных световых волн и наблюдения интерференции. Интерференция света в тонких пленках. Кольца Ньютона. Практические применения интерференции.
3. Дифракция света. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели и на дифракционной решетке. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэггов. Понятие о голографии.
4. Поляризация света. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Вращение плоскости поляризации. Практическое применение поляризации.
5. Дисперсия света. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсии. Электронная теория Лоренца дисперсии света. Поглощение света. Закон Бугера.
6. Тепловые излучения. Тепловые излучения. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка. Оптическая пирометрия.
7. Фотоэффект. Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов. Давление света. Эффект Комптона.
8. Физика атома. Теория атома водорода по Бору. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Атом водорода. Водородоподобные атомы. Квантовые постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору.
9. Элементы квантовой механики. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенности Гейзенберга как проявление корпускулярно-волнового дуализма. Волновая функция. Стационарное уравнение Шредингера. Частица в одномерной потенциальной яме. Туннельный эффект. Гармонический осциллятор.
10. Элементы современной физики атомов и молекул. Атом водорода в квантовой механике. Квантовые числа. Принцип Паули. Рентгеновские спектры. Молекула. Химическая связь. Молекулярные спектры. ОКГ