Документ 358309

1. УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ – SYLLABUS
1.1 Данные о преподавателях: Алджамбекова Г.Т., к.т.н., доцент,
Преподаватели, ведущие занятия: Алджамбекова Г.Т., к.т.н., доцент,
Контактная информация: тел. 257-71-86, ГУК 911
Время пребывания на кафедре - по расписанию
1.2 Данные о дисциплине:
Название: Физика 2. Магнетизм, оптика, наноструктуры, атомная и ядерная
физика.
Количество кредитов: 3
Место проведения: аудитории ГУК.
Таблица 1
Курс
Семе
стр
Кред
иты
Академических часов в неделю
Лекции
1
1(2)
2
2(3)
3
3
4
1
Лаб.заня Практ.
тия
зан.
5
2
6
–
СРС
СРСП
Всего
Форма
контроля
7
3
8
3
9
9
10
Э.Т
1.7. Пререквизиты: Высшая математика. Физика 1.
1.4. Постреквизиты: профессиональные и специальные дисциплины
1.5. Краткое описание дисциплины
Общий курс «физика 2» является основой теоретической подготовки и
подготовки к инженерно-технической деятельности выпускников высшей
технической школы.
Общий курс «физика 2» представляет собой ядро физических знаний,
необходимых инженеру, действующему в мире физических закономерностей,
и включает разделы: магнитное поле, физика колебаний и волн, оптика,
основы квантовой физики, физика атома и атомного ядра.
Физика опирается на дисциплину высшая математика, т.к. физические
законы наиболее точно выражаются с помощью математических операторов.
Цели и задачи дисциплины
Сформировать у студентов современное физическое и научное
мировоззрение. Сформировать у студентов знания и умения использования
фундаментальных законов, теорий классической и современной физики, а
также навыки проведения физического исследования как основы будущей
профессиональной деятельности.
Специальные задачи
Раскрыть сущность основных представлений, законов, теорий
классической и современной физики в их внутренней взаимосвязи и
целостности. Для инженера важна не столько широта круга физических
явлений, сколько иерархия физических законов и понятий, границ их
применимости, усвоение которой позволяет эффективно использовать их в
конкретных ситуациях.
Сформировать умения и навыки проведения экспериментальных
исследований на современной измерительной аппаратуре и обработки их
результатов.
Единство всех разделов общего курса физики приводит к тому, чтобы
содержание материала и логика изложения курса должны быть подчинены
перечисленным целям и задачам. В процессе обучения следует показывать,
что разрешение внутренних противоречий в процессе развития физики всегда
основывалось на поиске нетрадиционных решений.
1.6. Перечень и виды заданий и график их выполнения:
Таблица 2
Виды заданий и сроки их выполнения
Виды
контроля
1
Текущий
контроль
Вид
работы
2
Лабораторная
работа
Сроки
сдачи
недели
Лабораторная
работа
3
Определение горизон
тальной составляю щей
магнитного поля Земли.
Определение удельного
заряда электрона.
Изучение
центрированных
оптических систем.
Домашнее задание №1
Изучение устройства и
принципа работы
фотометра.
Домашнее задание №2
Изучение
интерференции света.
Домашнее задание №7
Изучение дифракции
Фраунгофера от N
щелей.
Изучение
поляризованного света.
СРС
Лабораторная
работа
Домашнее задание №4
Изучение внешнего
фотоэффекта.
Осн. 7
Осн. литература.
11[40-47].
10
11
СРС
Домашнее задание №5
Осн. 7
12
Лабораторная
работа
Тестирование 1
Изучение теплового
излучения.
Тема: магнетизм,
оптика.
Тема: тепловое
излучение, атомная и
ядерная физика
Осн. литература.
11[53-59].
Основная 1, 2, 3.
Конспект лекций
Основная 3, 4.
Конспект лекций
14
Лабораторная
работа
Лабораторная
работа
СРС
Лабораторная
работа
СРС
Лабораторная
работа
СРС
Лабораторная
работа
Рубежный
контроль
Тема работы
Ссылки на
рекомендуемую
литературу с
указанием страниц
4
Осн. литература.
12 [39-41]
Тестирование 2
5
2
Осн. литература.
12 [39-41]
Осн. литература.
11 [4-11]
3
Осн. 7
Основная
литература.
11 [12-19]
Осн. 7
Осн. литература.
11[19-25]
Осн. 7
Основная
литература.
11[26-32].
Основная литература
11[32-39].
2
5
4
4
6
6
7
9
8
15
Другие
виды
контроля
Контрольная
работа 1
Контрольная
работа 2
Итоговый
контроль
Экзамен
Темы: магнетизм,
фотометрия,
геометрическая и
волновая оптика.
Темы: тепловое
излучение, квантовая
теория, физика атома.
Согласно
тематическому плану
курса
Основная 1, 2, 3.
Конспект лекций
5
Основная 3, 4.
Конспект лекций
17
Основная 1, 2, 3, 4
Конспект лекций
17
1.7. Список литературы
Список основной литературы
1. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М: Высшая школа
2.Савельев И.В. Курс общей физики: Электричество и магнетизм, т.2. М.
Наука, 1998г.
3. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов: В 5 кн.: Кн.
4: Волны; Оптика – 256 с. М: Астрель /АСТ, 2002г.
4. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов: В 5 кн.: Кн.
5: Квантовая оптика; Атомная физика; Физика твердого тела; Физика атомного
ядра и элементарных частиц – 368 с. М: Астрель /АСТ, 2002г.
5. Трофимова Т.И. Краткий курс физики: Уч. пособие для вузов, М: Наука,
2002г.
6. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями:
Учебное пособие для вузов. Изд. 2– е, испр./ 3- е - 591 с. М: ВШ, 2002г.
7. Бедельбаева Г.Е. Семестровые задания по курсу общей физики. 2003г.
8. Сивухин Л.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1977– 1986, т. 1– 5.
9. Подкладнев В.М. Оптика, атомная и ядерная физика. Учебное пособие.
Алматы, 2002г.
10. Волькенштейн В.С. Сборн. задач по общему курсу физики, М.: ВШ, 2002г.
11. Балгожина Г.А., Бегимов Т.Б. и др. Оптика и атомная физика.
Лабораторный практикум. 1997г.
12. Бегимов Т.Б. Электричество и электромагнетизм. Электронный учебник.
Алматы 2004.
Список дополнительной литературы
12. Беликов Б. Решение задач по физике. – М.: Высшая школа, 1986.
13. Суханов А.Д. Фундаментальный курс физики. Т.1, Корпускулярная
физика. М.: Изд. «Агар», 1996.
14. Суханов А.Д. Фундаментальный курс физики Т. 3 Квантовая физика М:
Агар, 1999.
15. Иродов И.Е. Задачи по общей физике М: Наука, 1999.
16. Трофимова Т.И. Физика: 500 основных законов и формул: Справочник для
студентов вузов. Изд. 7– е – 67 с. М: Высшая Школа, 1999г.
17. Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц: Уч. пособие для вузов
– 384 с. М: Едиториал УРСС, 2002г.
18. Трофимова Т.И. Оптика и атомная физика: Законы, проблемы, задачи:
Учебное пособие для втузов – 288 с. М: Высшая Школа, 1999г.
19. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. – Пер. с англ. Москва, «Мир»,
2002, с. 292.
20. Нанотехнологии в электронике. - Сб. статей. Москва, Техносфера. 2005, с.
446.
21. Чертов А., Воробьев А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981.
1.8. Контроль и оценка знаний
Таблица 7
Распределение рейтинговых процентов по видам контроля
Вид итогового контроля
Экзамен
Виды контроля
Итоговый контроль
Рубежный контроль
Текущий контроль
Проценты
100
100
100
Календарный график сдачи видов контроля по дисциплине «Физика»
Таблица 4
Недели
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
Недельно
е
1
1
1
1
2
2
1
1
2
1
2
кол-во
контроля
Вид
Л, Л
Л
Л
Л СР Л СР
Л РК
СР
контроля
К СР
СР
СР
Виды контроля:
Л – лабораторная работа, К – контрольная,
СР – самостоятельная работа, РК – рубежный контроль.
12
13
14
15
2
1
2
1
Л
СР
К
Л
СР
РК
Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 5).
Таблица 5
Оценка знаний студентов
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Буквенный
эквивалент
А
А–
В+
В
В–
С+
С
С–
D+
D
F
Перечень вопросов для
промежуточной аттестации
Рейтинговый балл
(в процентах %)
95– 100
90– 94
85– 89
80– 84
75– 79
70– 74
65– 69
60– 64
55– 59
50– 54
0– 49
проведения
контроля
В баллах
4
3,67
3,33
3,0
2,63
2,33
2,0
1,63
1,33
1,0
0
по
модулям
Вопросы для промежуточного контроля по первому модулю:
и
1. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био – Савара
- Лапласа.
2. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Эффект
Холла.
3. Сила Ампера. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующий
на рамку.
4. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.
5. Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явления
взаимной индукции и самоиндукции.
6. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Магнитная
энергия тока. Плотность энергии магнитного поля.
7. Система уравнений Максвелла. Волновое уравнение для электромагнитного
поля. Плотность потока электромагнитной энергии. Вектор УмоваПойнтинга.
8. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения света. Закон
преломления света. Явление полного отражения.
9. Закон прямолинейного распространения света. Линзы. Зеркала.
Фотометрия.
10.Интерференция световых волн. Временная и пространственная
когерентность. Интерферометры.
11.Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля.
Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной щели и на многих щелях.
12.Распространение света в веществе. Дисперсия света. Поглощение света.
13.Поляризация света. Способы получения поляризованного света.
14.Свет поляризованный и неполяризованный. Закон Малюса. Закон
Ламберта.
15.Угол Брюстера. Двойное лучепреломление.
Вопросы для промежуточного контроля по второму модулю:
1. Лучеиспуcкательная и поглощательная способности. Функция Кирхгофа.
Закон Стефана - Больцмана. Формула Релея - Джинса.
2. Квантовая гипотеза и формула Планка. Законы Вина. Ультрафиолетовая
катастрофа.
3. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов. Волна де Бройля.
4. Опыты Франка и Герца. Фотоэффект. Эффект Комптона.
5. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия.
6. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей.
7. Волновые свойства микрочастиц. Волновая функция и её статистический
смысл.
8. Объекты изучения физики низкоразмерных систем. Область применения
нанотехнологий.
9. Временное и стационарное уравнения Шредингера. Частица В одномерной
прямоугольной яме. Прохождение частицы через потенциальный барьер.
10.Уравнение Шредингера для атома водорода. Водородоподобные атомы.
11.Энергетические уровни. Ширина уровней. Пространственное квантование.
12.Структура электронных уровней в сложных атомах. Принцип Паули.
13.Молекула водорода. Ионная и ковалентная связи. Электронные термы
двухатомной молекулы.
14.Строение атомных ядер. Ядерные силы. Обменный характер ядерных сил.
Модели ядра.
15.Закономерности и происхождение альфа- бета- и гамма-излучения, их
взаимодействие с веществом. Ядерные реакции.
16.Элементарные частицы. Лептоны, адроны. Кварки.
Вопросы для промежуточной аттестации:
1. Закон Био – Савара - Лапласа. Волновое уравнение для электромагнитного
поля. Свойства электромагнитных волн.
2. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения света. Закон
преломления света.
3. Фотометрия. Свойства световых волн. Волновой пакет. Групповая и
фазовая скорость.
4. Интерференция световых волн.
5. Дифракция света.
6. Поляризация света. Закон Малюса. Закон Ламберта. Угол Брюстера.
7. Тепловое излучение.
8. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов. Волна де Бройля.
9. Опыты Франка и Герца. Фотоэффект. Эффект Комптона.
10.Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия.
11.Соотношение неопределенностей. Волновые свойства микрочастиц.
Волновая функция и её статистический смысл. Временное и стационарное
уравнения Шредингера.
12.Объекты изучения физики низкоразмерных систем.
13.Структура электронных уровней в сложных атомах. Принцип Паули.
14.Строение атомных ядер. Ядерные силы.
15.Элементарные частицы. Лептоны, адроны. Кварки.
2 СОДЕРЖАНИЕ АКТИВНОГО РАЗДАТОЧНОГО МАТЕРИАЛА
Тематический план курса
Количество академических
часов
Лекц
Лабор. СРСП СРС
ии
1
2
3
3
1. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Закон
Био-Савара-Лапласа. Сила Лоренца. Сила Ампера.
Эффект Холла. Теорема Гаусса для магнитного поля.
Момент сил, действующий на рамку. Магнитный поток.
Работа по перемещению проводника с током в магнитном
поле.
2
3
3
2.
Виды
магнетиков.
Магнитный
гистерезис.
Температура Кюри. Граничные условия на границе двух
сред. Закон полного тока для магнитного поля в веществе.
3. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца.
2
2
3
3
Явления взаимной индукции и
самоиндукции.
Индуктивность длинного соленоида. Коэффициент
Наименование темы
взаимной индукции. Магнитная энергия тока. Плотность
энергии магнитного поля.
4. Уравнения Максвелла. Фарадеевская и максвелловская
трактовка явления электромагнитной индукции. Ток
смещения. Система уравнений Максвелла. Колебательный
контур. Свободные и вынужденные электромагнитные
колебания. Резонанс. Переменный электрический ток.
5. Волновое уравнение для электромагнитного поля.
Свойства электромагнитных волн. Плотность потока
электромагнитной энергии. Вектор Умова-Пойнтинга.
Излучение диполя. Закон прямолинейного распространения
света.
6. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения и
преломления. Явление полного отражения. Оптические
приборы. Фотометрия.
7. Свойства световых волн. Волновой пакет. Групповая
скорость. Интерференция световых волн. Временная и
пространственная когерентность. Интерферометры.
8. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод
зон
Френеля.
Дифракция
Френеля.
Дифракция
Фраунгофера. Дифракция на одной щели и на многих
щелях. Спектральное разложение. Голография
9.
Электромагнитные
волны
в
веществе.
Распространение света в веществе. Дисперсия света.
Поглощение света.
10.
Поляризация
света.
Способы
получения
поляризованного
света.
Свет
поляризованный
и
неполяризованный.
Закон
Малюса.
Двойное
лучепреломление.
11. Тепловое излучение. Проблемы излучения абсолютно
черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка.
Фотоны. Энергия и импульс световых квантов. Опыты
Франка и Герца. Фотоэффект. Эффект Комптона.
Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип
соответствия.
12. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де
Бройля.
Дифракция
электронов.
Соотношение
неопределенностей. Волновые свойства микрочастиц и
соотношение неопределенностей. Статистический смысл
волновой функции. Временное и стационарное уравнения
Шредингера. Частица В одномерной прямоугольной яме.
Прохождение частицы через потенциальный барьер.
13. Физика низкоразмерных систем – фундаментальная
основа нанотехнологий.
Объекты изучения физики низкоразмерных систем. Область
применения нанотехнологий.
14. Атом и молекула водорода в квантовой теории.
Уравнение
Шредингера
для
атома
водорода.
Водородоподобные атомы. Энергетические уровни.
Ширина
уровней.
Пространственное
квантование.
Структура электронных уровней в сложных атомах.
2
-
3
3
2
-
3
3
2
6
3
3
2
4
3
3
2
4
3
3
2
2
3
3
2
4
3
3
2
4
3
3
2
2
3
3
2
-
3
3
3
-
3
3
Принцип Паули. Молекула водорода. Ионная и ковалентная
связи. Электронные термы двухатомной молекулы.
15. Атомное ядро. Строение атомных ядер. Ядерные силы.
Обменный характер ядерных сил. Модели ядра.
Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакции
ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный
реактор. Реакция синтеза. Проблема источников энергии.
Ядерные реакции.
Всего часов
1
-
3
3
15
30
45
45