Раздел 3. Электричество и магнетизм

3.1. Электростатика. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей. Циркуляция вектора напряженности.

3.2. Проводники в электрическом поле. Равновесие зарядов в проводнике. Основная задача электростатики проводников. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля между проводниками. Электростатическая защита. Емкость проводников и конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия системы заряженных проводников. Объемная плотность энергии электростатического поля.

3.3. Диэлектрики в электрическом поле. Электрическое поле диполя. Диполь во внешнем электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Ориентационный и деформационный механизмы поляризации. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическое поле в однородном диэлектрике. Дипольный момент системы зарядов. Вектор поляризации (поляризованности) диэлектрика и его связь с объемной и поверхностной плотностью связанных зарядов. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость. Объемная плотность энергии электрического поля в диэлектрике.

3.4. Постоянный электрический ток.Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца. Электродвижущая сила источника тока. Правила Кирхгофа.Классическая теория электропроводности металлов (теория Друде-Лоренца), условия ее применимости и противоречия с экспериментальными результатами.

3.5. Магнитостатика. Магнитное взаимодействие постоянных токов. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. Закон Ампера. Магнитное поле движущегося заряда. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Эффект Холла и его применение. Теорема о циркуляции (закон полного тока). Поток вектора индукции магнитного поля. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

3.6. Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты электронов и атомов. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Вектор намагниченности и его связь с плотностью молекулярных токов. Напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Объемная плотность энергии магнитного поля в веществе.

3.7. Электромагнитная индукция. Феноменология электромагнитной индукции. Правило Ленца. Уравнение электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность соленоида. Включение и отключение катушки от источника постоянной эдс. Энергия магнитного поля.

3.8. Уравнения Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме и физический смысл входящих в нее уравнений.

Раздел 4. Колебания и волны

4.1. Гармонические колебания. Амплитуда, частота и фаза колебания. Комплексная форма представления гармонических колебаний. Идеальный гармонический осциллятор. Уравнение идеального осциллятора и его решение. Примеры колебательных движений различной физической природы. Сложение колебаний (биения, фигуры Лиссажу). Векторное описание сложения колебаний. Разложение и синтез колебаний, понятие о спектре колебаний. Связанные колебания. Свободные затухающие колебания осциллятора с потерями. Вынужденные колебания. Время установления вынужденных колебаний и его связь с добротностью осциллятора. Автоколебания.

4.2. Волновое движение. Плоская гармоническая волна. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Уравнение волны. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в газах жидкостях и твердых телах. Плоские и сферические электромагнитные волны. Поляризация волн. Волновое уравнение в пространстве. Волновой вектор. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Основные свойства электромагнитных волн. Энергетические характеристики электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга.

Раздел 5. Волновая оптика

5.1. Волновая оптика. Интерференция волн. Интерференционное поле от двух точечных источников. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. Интерференция в тонких пленках. Многолучевая интерференция. Основное уравнение интерференции, роль когерентности. Временная (продольная) когерентность. Пространственная (поперечная) когерентность.

5.2. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Разрешающая способность дифракционной решетки. Дифракция Брэгга. Понятие о голографическом методе получения и восстановления изображений.

5.3. Поляризация волн. Форма и степень поляризации монохроматических волн. Получение и анализ линейно-поляризованного света. Линейное двулучепреломление. Отражение и преломление света на границе раздела двух диэлектриков. Брюстеровское отражение. Полное отражение и его применение в технике. Волноводы и световоды.

5.4. Поглощение и дисперсия волн. Феноменология поглощения и дисперсии света. Нормальная и аномальная дисперсия.

Раздел 6. Квантовая физика

6.1. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Излучение нагретых тел. Спектральные характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина. Абсолютно черное тело. Формула Релея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза Планка. Квантовое объяснение законов теплового излучения. Корпускулярно-волновой дуализм света. Фотоэффект и эффект Комптона. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

6.2. Планетарная модель атома. Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Эмпирические закономерности в атомных спектрах. Формула Бальмера.

6.3. Квантовая механика. Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Уравнение Шредингера. Квантовая частица в одномерной потенциальной яме. Одномерный потенциальный порог и барьер. Состояние микрочастицы в квантовой механике.

6.4. Квантово-механическое описание атомов. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Волновые функции и квантовые числа. Правила отбора для квантовых переходов. Опыт Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана.

Раздел 7. Ядерная физика

7.1. Элементы квантовой микрофизики. Состав атомного ядра. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи нуклонов. Радиоактивность. Виды и законы радиоактивного излучения. Ядерные реакции. Деление ядер. Синтез ядер. Детектирование ядерных излучений. Понятие о дозиметрии и защите.

7.2. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия и основные классы элементарных частиц. Частицы и античастицы. Лептоны и адроны. Кварки. Электрослабое взаимодействие.