Основы молекулярной физики и термодинамики

Основы молекулярно – кинетической теории. (МКТ).

Общие положения МКТ. Экспериментальные газовые законы: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля, Дальтона, Авогадро. Абсолютная температура. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Универсальная газовая постоянная. Основное уравнение МКТ. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы идеального газа.

Элементы статистической физики.

Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям. Наиболее вероятная скорость. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Средняя длина свободного пробела молекул. Явление переноса: теплопроводность, диффузия, вязкость.

Основы термодинамики.

Внутренняя энергия термодинамической системы. Число степеней свободы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул. Первое начало термодинамики. Работа газа. Теплоемкость. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Адиабатный процесс. Круговой процесс (цикл). Обратимые и необратимые процессы. Термический КПД цикла. Энтропия. Статистическое толкование энтропии. Второе начало термодинамики. Тепловой двигатель. Теорема Карно. Цикл Карно.

Элементы термодинамики реальных систем.

Реальные газы, жидкости и твердые тела. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления. Твердые тела. Типы кристаллических твердых тел. Кристаллические и аморфные тела. Тепловое расширение и теплоемкость твердых тел. Кристаллизация и плавление.

 

Электричество и магнетизм

Электростатика.

Электрический заряд. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Электрическое поле и его напряженность. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. Поле диполя. Теорема Остроградского-Гаусса и ее приложения. Циркуляция вектора напряженности. Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал. Напряженность как градиент потенциала. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Напряженность поля в диэлектрике.

Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электростатического поля.

 

Постоянный электрический ток.

Электрический ток, сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение. Закон Ома. Сопротивление проводников. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей.

Магнитное поле.

Магнитное поле и его характеристики. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Магнитное поле движущегося заряда. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида и тороида.

Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса.

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

Электромагнитная индукция.

Возникновение ЭДС индукции. Закон Фарадея. Индукционный ток. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность. Взаимная индукция. Трансформаторы. Энергия магнитного поля. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля. Диамагнетизм. Парамагнетики. Ферромагнетики. Уравнение Максвелла для электромагнитного поля.

 

 

Физика колебаний и волн

Механические колебания.

Амплитуда, циклическая частота, фаза гармонических колебаний. Гармонический осциллятор. Пружинный маятник. Физический маятник. Математический маятник. Сложение колебаний. Затухающие колебания. Декремент колебания. Добротность колебательной системы. Вынужденные колебания под действием синусоидальной силы. Резонанс. Резонансные кривые.

Электромагнитные колебания.

Колебательный контур. Формула Томсона. Переменный ток. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Коэффициент затухания, логарифмический декремент. Добротность. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Резонанс. Амплитуда и фаза при вынужденных колебаниях.

Волны.

Волновые процессы. Продольные поперечные волны. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Фронт волны. Волновая поверхность. Плоская волна. Бегущая волна. Сферическая волна. Стоячие волны. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Поляризация волн.

 

Оптика

Геометрическая оптика.

Элементы геометрической оптики. Законы геометрической оптики. Явление полного отражения. Линза. Формула тонкой линзы.

Волновая оптика.

Свет как электромагнитная волна. Когерентность и монохроматичность световых волн. Интерференционное поле от двух точечных источников. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. Интерференция в тонких пленках. Многолучевая интерференция.

 

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция на одной щели. Дифракционная решетка. Дифракция Фраунгофера. Понятие о голографии. Распространение света в веществе. Дисперсия света. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при его отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление.

 

Квантовая физика