Проект - Кафедра общей и экспериментальной физики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Томский государственный университет
Физический факультет
УТВЕРЖДАЮ:
Декан физического факультета
_________________ В.М. Кузнецов
"_____"__________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
ФИЗИКА
Направление подготовки
020100 «Химия»
Профили подготовки:
020100.62.01 Неорганическая химия и химия координационных соединений.
020100.62.02. Аналитическая химия.
020100.62.03. Органическая и биоорганическая химия.
020100.62.04. Физическая химия.
020100.62.05. Высокомолекулярные соединения.
020100.62.07. Химия твердого тела и химия материалов.
020100.62.09. Нефтехимия
020100.62.10.Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая
безопасность
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Статус дисциплины:
Базовая часть
Математический и естественнонаучный цикл
Томск-2011 г.
Программа курса (дисциплины) «Физика» составлена в соответствии с требованиями
к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного бакалавра
по направлению 020100 «Химия».
1. Цели освоения дисциплины
Целью курса является знакомство студентов с основными физическими законами,
методами их наблюдения и экспериментального исследования, применением их для решения
конкретных
задач.
Особое
внимание
уделяется
формированию
правильного
естественнонаучного мировоззрения, целостной физической картины мира, анализу роли
физики в других науках и научно-техническом прогрессе.
2. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Физика» относится к базовой части «Математического и
естественнонаучного цикла». В иерархии основных наук химия непосредственно соседствует
с физикой. Это соседство и обеспечило ту быстроту и глубину, с которой многие разделы
физики успешно вклиниваются в химию. Химия граничит, с одной стороны, с
макроскопической физикой – термодинамикой, физикой сплошных сред, а с другой – с
микрофизикой – статической физикой, квантовой механикой. Общеизвестно, сколь
плодотворными эти контакты оказались для химии. Вся история взаимодействия химии и
физики полна примеров обмена идеями, объектами и методами исследования. На разных
этапах своего развития физика снабжала химию понятиями и теоретическими концепциями,
оказавшими сильное воздействие на развитие химии. Термодинамика породила химическую
термодинамику – учение о химических равновесиях. Статическая физика легла в основу
химической кинетики – учения о скоростях химических превращений. Квантовая механика
вскрыла сущность Периодического закона Менделеева. Современная теория химического
строения – это квантовая химия, то есть приложение принципов квантовой механики к
исследованию молекул.
Химия и физика изучают практически одни и те же объекты, но только каждая из них
видит в этих объектах свою сторону, свой предмет изучения. Так, молекула является
предметом изучения не только химии, но и молекулярной физики. Если химия изучает ее с
точки зрения закономерностей образования, состава, химических свойств, связей, условий ее
диссоциации на составляющие атомы, то физика статистически изучает поведение больших
систем молекул, обусловливающее тепловые явления, различные агрегатные состояния,
фазовые переходы из газообразной в жидкую и твердую фазы и обратно, явления, не
связанные с изменением состава молекул и их внутреннего химического строения.
С возникновением теории относительности, квантовой механики и учения об
элементарных частицах раскрылись еще более глубокие связи между физикой и химией.
Оказалось, что разгадка объяснения существа свойств химических соединений, самого
механизма превращения веществ лежит в строении атомов, в квантово-механических
процессах его элементарных частиц и особенно электронов внешней оболочки, Именно
новейшая физика сумела решить такие вопросы химии, как природа химической связи,
особенности химического строения молекул органических и неорганических соединений и
т.д.
В сфере соприкосновения физики и химии возник и успешно развивается такой
сравнительно молодой раздел из числа основных разделов химии, как физическая химия.
Физическая химия рассматривается сейчас как наиболее широкий общетеоретический
фундамент всей химической науки, опирающийся на такие важнейшие разделы физики, как
квантовая механика, статистическая физика и термодинамика, нелинейная динамика, теория
поля и др.
Еще одним свидетельством плодотворности влияния физики на химическую науку
является все расширяющееся применение физических методов в химических исследованиях.
При этом, чем больше усложняются химические исследования, тем больше аппаратура и
2
методы расчетов физики проникают в химию. Необходимость измерения тепловых эффектов
реакции, развитие спектрального и рентгеноструктурного анализа, изучение изотопов и
радиоактивных химических элементов, кристаллических решеток вещества, молекулярных
структур потребовали создания и привели к использованию сложнейших физических
приборов: спектроскопов, масс-спектрографов, дифракционных решеток, электронных
микроскопов и т.д. Поразительный прогресс в этой области особенно отчетливо виден на
примере спектроскопических методов. Еще совсем недавно из бесконечного диапазона
электромагнитных излучений химики использовали лишь узкую область видимого и
примыкающего к нему участков инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов. Открытие
физиками явления магнитного резонансного поглощения привело к появлению
спектроскопии ядерного магнитного резонанса, наиболее информативного современного
аналитического метода изучения электронного строения молекул, и спектроскопии
электронного парамагнитного резонанса, уникального метода изучения нестабильных
промежуточных частиц – свободных радикалов. В коротковолновой области
электромагнитных излучений возникла рентгеновская и гамма-резонансная спектроскопия,
обязанная своим появлением открытию Мессбауэра. Освоение синхротронного излучения
открыло новые перспективы развития этого высокоэнергетического раздела спектроскопии.
Появились лазеры – уникальные по своей спектральной интенсивности источники – и вместе
с ними принципиально новые аналитические возможности. Среди них можно назвать
лазерный магнитный резонанс – быстро развивающийся высокочувствительный метод
регистрации радикалов в газе. Другая, поистине фантастическая возможность – это штучная
регистрация атомов с помощью лазера – методика, позволяющая зарегистрировать в кювете
всего несколько атомов посторонней примеси.
Таким образом, физика во все большем масштабе и все более плодотворно вторгается
в химию. Она вскрывает сущность качественных химических закономерностей, снабжает
химию совершенными инструментами исследования.
Для успешного освоения дисциплины «Физика» учащимся необходимо:
 успешное владение знаниями по физике на уровне средней школы;
 знание основных разделов высшей математики, таких как векторный анализ,
дифференциальное и интегральное исчисление, линейная алгебра.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины «Физика» обучающийся должен:
Знать:
 фундаментальные разделы физики (механику, молекулярную физику, термодинамику,
электродинамику, оптику, основы квантовой механики);
 современную физическую картину мира и эволюции Вселенной, пространственновременные закономерности, строение вещества для понимания процессов и явлений
природы;
 роль физических закономерностей для активной деятельности по охране окружающей
среды, рациональному природопользованию, развитию и сохранению цивилизации.
Уметь:
 приобретать новые знания в области физики, в том числе с использованием
современных образовательных и информационных технологий;
 использовать теоретические знания при объяснении результатов химических
экспериментов;
 использовать на практике базовые знания и методы физических исследований для
объяснения результатов химических экспериментов;
3
 планировать и проводить физические эксперименты адекватными
экспериментальными методами, оценивать точность и погрешность измерений;
 понимать различие в методах исследования физических процессов и явлений на
эмпирическом и теоретическом уровне, необходимость верификации теоретических
выводов, анализа их области применения;
 использовать знания о строении вещества, физических процессах в веществе, о
различных классах веществ для понимания свойств материалов и механизмов
физических процессов, протекающих в природе;
 представлять физические утверждения, доказательства, проблемы, результаты
физических исследований ясно и точно в терминах, понятных для профессиональной
аудитории, как в письменной, так и в устной форме.
 читать и анализировать учебную и научную литературу по физике.
Владеть:
 математической и естественнонаучной культурой в области физики, как частью
профессиональной и общечеловеческой культуры;
 основными теоретическими и экспериментальными методами физических
исследований.
4
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 18 зачетных единиц, 648 часов.
№
п/п
Раздел
дисциплины
Семестр
Неделя
семестра
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Лекции
Практ.
занятия
1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
7
2
4
4
4
4
4
4
2
2
2
2
2
2
2
7
1
2
2
2
2
2
2
2
7-8
6
5
5
3
4
3
3
56
4
4
4
2
2
2
2
30
Лабор.
работы
Формы текущего контроля
успеваемости
(по неделям семестра)
Сам. Всего
работа
Модуль «Механика»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Кинематика
Динамика материальной точки
Работа и энергия
Закон сохранения момента импульса
Колебательное движение и волны
Релятивистская механика
Механика жидкостей и упругих тел
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
6
12
10
18
12
8
6
1
2
4
40
3
2
2
1
2
1
2
28
17
14
14
6
12
6
11
154
4
6
12
6
12
4
4
8
4
Практические задания,
контрольная работа,
консультации
Практические задания,
коллоквиум, консультации, тест
по модулю «Механика»
Модуль «Молекулярная физика и термодинамика»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Методы рассмотрения систем,
состоящих из большого числа частиц
Статистический метод
Первое начало термодинамики
Второе начало термодинамики
Неидеальный газ
Фазовые переходы
Жидкое состояние
Явления переноса
Всего
2 семестр
8-9
9-10
11-12
13-14
14-15
4
Практические задания, тест по
модулю «Молекулярная физика
и термодинамика», зачет,
экзамен
46
200 часов
Модуль «Электричество и магнетизм»
1.
Электрическое поле в вакууме
3
1-2
5
2
Электрическое поле в диэлектриках
3
3
4
2
2.
4
4
4
Практические задания,
коллоквиум, консультации
5
Практические задания,
контрольная работа,
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Проводники в электрическом поле
Энергия электрического поля
Постоянный электрический ток
Магнитное поле в вакууме
Магнитное поле в веществе
Электромагнитная индукция
Уравнения Максвелла
3
3
3
3
3
3
3
4
4-5
5-6
6-7
8
9
9-10
2
2
4
6
4
3
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
10-11
12-13
14-15
15-16
16-17
4
4
4
4
3
2
4
4
2
2
3
17
3
56
2
34
4
4
2
2
6
2
4
2
2
6
6
4
4
18
18
консультации
2
2
4
6
4
4
4
6
6
14
18
18
13
8
4
4
4
4
4
6
6
4
4
10
18
18
14
13
36
6
68
11
194
36
10
20
22
24
Практические задания,
коллоквиум, консультации
20
24
16
16
20
30
46
56
36
100
172
4
4
4
4
Практические задания, тест по
модулю «Электричество и
магнетизм»
Модуль «Оптика»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Электромагнитные волны
Интерференция света
Дифракция света
Поляризация света
Дисперсия, поглощение, рассеяние
электромагнитных волн
Квантовая оптика
Практические задания,
коллоквиум, консультации Тест
по модулю «Оптика», зачет,
экзамен
3 семестр
230 часов
Модуль «Основы квантовой механики»
1.
2.
3.
Боровская теория атома
Квантовомеханическая теория
водородного атома
Многоэлектронные атомы
Модуль «Физика атомного ядра и элементарных частиц»
1.
4
Атомное ядро
2.
4
Элементарные частицы
4
Практические задания,
коллоквиум, консультации, тест по
модулю «Физика атомного ядра и
элементарных частиц», зачет,
экзамен
46
* - зачетные единицы присваиваются после успешного выполнения всех практических заданий, лабораторных работ, сдачи коллоквиума,
тестовых заданий, зачета и экзамена.
6
4.1. Содержание дисциплины
№ Наименование
п/п раздела дисциплины
Модуль «Механика»
1.
Кинематика
Содержание раздела дисциплины
Системы отсчёта. Материальная точка. Способы описания
движения материальной точки. Скорость. Ускорение.
Кинематика вращательного движения. Кинематика твёрдого
тела. Степени свободы и обобщённые координаты.
2.
Динамика
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Масса
материальной точки тела. Второй закон Ньютона. Сила. Роль начальных условий.
Движение тел с переменной массой. Третий закон Ньютона.
Полевое взаимодействие. Закон сохранения импульса. Принцип
относительности Галилея. Преобразования Галилея.
3.
Работа и энергия
Работа
и
кинетическая
энергия.
Теорема
Кёнига.
Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная
энергия частицы в поле. Полная механическая энергия частицы.
Потенциальная энергия системы материальных точек. Закон
сохранения механической энергии для системы материальных
точек. Силы и потенциальная энергия. Условия равновесия
механической системы.
4.
Закон сохранения
Момент силы и момент импульса относительно неподвижного
момента импульса
начала. Закон сохранения момента импульса. Уравнение
момента импульса для вращения вокруг неподвижной оси.
Момент инерции. Теорема Гюйгенса. Кинетическая энергия
вращающегося твёрдого тела.
5.
Колебательное
Малые колебания. Гармонические колебания. Затухающие
движение и волны
колебания. Вынужденные колебания. Резонанс. Сложение
колебаний.
Уравнения плоской и сферической упругих волн.
Волновое уравнение. Энергия, переносимая упругой волной.
Эффекты сложения волн.
6.
Релятивистская
Основные постулаты специальной теории относительности.
механика
Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований
Лоренца. Релятивистские выражения для импульса и энергии.
Система релятивистских частиц.
7.
Механика жидкостей Кинематическое описание движения жидкости. Уравнение
и упругих тел
Бернулли.
Элементы механики сплошной среды. Виды деформаций
твердого тела. Закон Гука. Энергия упругих напряжений.
Модуль «Молекулярная физика и термодинамика»
1.
Методы
Основные положения молекулярно-кинетической теории.
рассмотрения
Модель идеального газа. Тепловое движение. Статистический и
систем, состоящих
термодинамический методы описания молекулярных систем.
из большого числа
частиц
2.
Статистический
Равновесное
состояние.
Макроскопические
параметры.
метод
Распределение Максвелла. Уравнение состояния идеального
газа. Распределение Больцмана.
3.
Первое начало
Внутренняя энергия. Распределение энергии по степеням
термодинамики
свободы. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая
7
системой при изменении объема. Теплоемкость. Процессы в
идеальных газах. Политропный процесс. Циклические
процессы. Коэффициент полезного действия цикла. Цикл Карно.
Коэффициент полезного действия цикла Карно.
4.
Второе начало
Энтропия. Энтропия идеального газа. Статистический смысл
термодинамики
энтропии. Второе начало термодинамики. Теорема Карно.
Неравенство Клаузиуса. Термодинамические потенциалы.
Общие критерии термодинамической устойчивости. Принцип
Ле-Шателье-Брауна.
5.
Неидеальный газ
Молекулярные силы и отступления от законов идеальных газов.
Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы уравнения Ван-дерВаальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Изотермы
реального газа. Метастабильные состояния. Принцип Нернста.
6.
Фазовые переходы
Фазы и фазовые превращения. Условие равновесия фаз
химически однородного вещества. Уравнение КлапейронаКлаузиуса Тройные точки. Диаграммы состояний. Фазовые
превращения второго рода. Многокомпонентные системы.
Правило фаз. Диаграммы состояний.
7.
Жидкое состояние
Строение жидкости. Поверхностное натяжение. Условия
равновесия на границе двух жидкостей и жидкость – твердое
тело. Поверхностно – активные вещества. Давление под
искривленной поверхностью. Формула Лапласа. Капиллярные
явления. Термодинамика поверхностного натяжения.
8.
Явления переноса
Виды процессов переноса. Поперечное сечение и средняя длина
свободного
пробега.
Общее
уравнение
переноса.
Теплопроводность. Вязкость. Самодиффузия.
Модуль «Электричество и магнетизм»
1.
Электрическое поле Свойства электрических зарядов. Закон Кулона. Системы
в вакууме
единиц. Электрическое поле. Напряженность поля. Принцип
суперпозиции полей. Теорема Гаусса для электрических полей.
Потенциал электрического поля. Связь между напряжённостью
и потенциалом. Уравнение Пуассона.
2.
Электрическое поле Электрическое поле в веществе. Поляризация диэлектриков,
в диэлектриках
типы диэлектриков. Поле внутри диэлектриков. Вектор
поляризации. Поверхностная т объёмная плотности связанных
зарядов. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для
диэлектриков. Условия на границе раздела двух диэлектриков.
3.
Проводники в
Условия равновесия зарядов на проводнике. Проводники во
электрическом поле внешнем
электрическом
поле.
Ёмкость
проводников.
Конденсаторы.
4.
Энергия
Электрическая энергия системы зарядов. Энергия заряженных
электрического поля проводника и конденсатора. Энергия электрического поля.
5.
Постоянный
Постоянный электрический ток. Плотность тока, сила тока.
электрический ток
Закон сохранения электрического заряда
Электродвижущая сила. Закон Ома для однородного участка
цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон
Джоуля - Ленца.
6.
Магнитное поле
Индукция магнитного поля. Магнитная сила. Сила Лоренца.
в вакууме
Сила Ампера. Закон Био-Савара. Преобразование полей. Виток
с током в магнитном поле. Теорема Гаусса для магнитных
полей. Теорема о циркуляции магнитного поля в вакууме.
7.
Магнитное поле в
Напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость
8
веществе
8.
Электромагнитная
индукция
Уравнения
Максвелла
Модуль «Оптика»
1.
Электромагнитные
волны
9.
2.
Интерференция
света
3.
Дифракция света
4.
Поляризация света
5.
Дисперсия,
поглощение,
рассеяние
электромагнитных
волн
Квантовая оптика
и магнитная проницаемость. Виды магнетиков. Условия на
границе двух магнетиков.
Явление электромагнитной индукции. Универсальный закон
электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Энергия
магнитного поля.
Токи смещения. Уравнения Максвелла
Уравнение электрических колебаний. Электромагнитное
излучение. Волновое уравнение для электромагнитного поля.
Плоские электромагнитные волны. Энергия и импульс
электромагнитного поля.
Испускание электромагнитных волн. Шкала электромагнитных
волн. Отражение и преломление плоской волны на границе
двух диэлектриков.
Интерференция двух монохроматических волн. Проблема
когерентности.
Интерференционные
устройства.
Интерференция света в тонких пленках и клине. Кольца
Ньютона. Многолучевая интерференция.
Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция
Френеля на круглом отверстии и диске. Дифракция
Фраухгофера на одной щели. Дифракционная решетка.
Дифракция рентгеновских лучей. Физические основы
голографии.
Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.
Поляризация при отражении и преломлении. Поляризация при
двойном лучепреломлении. Поляризационные устройства.
Интерференция поляризованных лучей. Искусственное двойное
лучепреломление.
Дисперсия света. Групповая скорость. Классическая теория
дисперсии света. Поглощение и рассеяние света. Закон БугераЛамберта-Бера.
Понятие равновесного излучения. Закон Кирхгофа.
Модель абсолютно черного тела. Равновесная плотность
энергии излучения. Закон Стефана - Больцмана и закон
смещения Вина. Формулы Релея - Джинса и Вина. Формула
Планка.
Фотоэффект. Эффект Комптона. Спонтанные и вынужденные
переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Лазеры.
Модуль «Основы квантовой механики»
1.
Боровская теория
Закономерности в атомных спектрах. Постулаты Бора. Опыт
атома
Франка и Герца. Боровская модель атома водорода.
2.
Квантовомеханическ Гипотеза
де
Бройля.
Уравнение
Шредингера.
ая теория
Квантовомеханическое описание движения микрочастиц.
водородного атома
Свойства волновой функции. Движение частицы в бесконечно
глубокой потенциальной яме. Туннельный эффект. Атом
водорода.
3.
Многоэлектронные
Спектры щелочных металлов. Мультиплетность спектров и
атомы
спин электрона. Момент импульса в квантовой механике.
Результирующий
момент
многоэлектронного
атома.
6.
9
Периодическая система элементов Менделеева.
Модуль «Физика атомного ядра и элементарных частиц»
1.
Атомное ядро
Состав и характеристика атомного ядра. Масса и энергия связи
ядра. Модели атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность.
Альфа - распад. Бета - распад. Деление ядер. Синтез ядер.
Токамак.
2.
Элементарные
Элементарные частицы. Виды взаимодействий и классы
частицы
элементарных частиц. Космические лучи. Антивещество.
Странные частицы. Закон сохранения четности. Нейтрино.
Кварки.
Примерная тематика практических занятий
Модуль «Механика»
1. Кинематика материальной точки
2. Динамика материальной точки
3. Закон сохранения импульса
4. Работа и энергия
5. Закон сохранения механической энергии
6. Уравнение моментов
7. Закон сохранения момента импульса
8. Колебательное движение
9. Упругие волны
10. Специальная теория относительности
Модуль «Молекулярная физика и термодинамика»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Уравнение состояния идеального газа. Процессы в газах
Распределение Максвелла
Распределение Больцмана
Первое начало термодинамики
Второе начало термодинамики
Фазовые превращения. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
Уравнения переноса
Модуль «Электричество и магнетизм»
1. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электрического поля.
суперпозиции
2. Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме
3. Проводники и диэлектрики. Теорема Гаусса для диэлектриков
4. Законы постоянного тока
5. Магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитные силы.
6. Теорема о циркуляции для магнитных полей
7. Магнитное поле в веществе
8. Уравнения Максвелла
Модуль «Оптика»
1. Электромагнитные волны. Перенос энергии электромагнитной волной
10
Принцип
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Интерференция электромагнитных волн
Дифракция электромагнитных волн.
Распространение электромагнитных волн в анизотропных средах
Дисперсия электромагнитных волн
Тепловое излучение
Явление фотоэффекта.
Примерная тематика лабораторных работ
Модуль «Механика»
1. Определение модуля Юнга из растяжения
2. Определение модуля Юнга из изгиба
3. Определение модуля сдвига из кручения
4. Определение ускорения силы тяжести с помощью оборотного маятника
5. Определение ускорения силы тяжести из закона свободного падения
6. Измерение ускорения свободного падения на машине Атвуда
7. Изучение законов сохранения на примере центрального удара шаров
8. Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу Стокса
9. Определение момента инерции тела с помощью колебаний
10. Определение момента инерции тела методом трифилярного подвеса
11. Проверка основного закона динамики из вращательного движения на крестообразном
мятнике Обербека
12. Маятник Максвелла
13. Изучение резонансных явлений при помощи пружинного маятника
14. Изучение параметрического возбуждения колебаний
15. Изучение колебаний маятника с движущейся точкой подвеса
16. Градуирование звукового генератора при помощи фигур Лиссажу
Модуль «Молекулярная физика и термодинамика»
1. Измерение скорости звука в воздухе и показателя адиабаты интерференционным
способом
2. Определение отношения удельных теплоемкостей воздуха Ср/Сv методом КлеманаДезорма
3. Определение коэффициента внутреннего трения жидкости из протекания через
капилляры
4. Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом
5. Определение коэффициента внутреннего трения в глазах (капиллярный вискозиметр)
6. Определение коэффициента теплопроводности методом нагретой нити
7. Определение коэффициента теплопроводности металлов
8. Определение теплоемкости твердых тел
9. Определение теплоты парообразования воды
10. Экспериментальное определение функции распределения случайных величин
11. Изучение закона Максвелла распределения молекул по скоростям
Модуль «Электричество и магнетизм»
1.
2.
3.
4.
5.
Изучение электростатического поля
Изучение диэлектрической проницаемости анизотропного диэлектрика
Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков
Измерение ЭДС методом компенсации
Определение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников
11
6. Определение работы выхода электронов из металлов
7. Изучение контактных явлений в металлах. Градуирование термопары.
8. Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона
9. Изучение явления взаимной индукции
10. Определение точки Кюри для ферромагнетиков
11. Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов
12. Изучение процессов заряда и разряда конденсатора
13. Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре
14. Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре
15. Изучение явления резонансов токов
16. Изучение явления резонанса напряжений
Модуль «Оптика»
1. Определение длины световой волны при помощи бипризмы Френеля
2. Изучение микроинтерферометра МИИ-4 и определение с его помощью глубины
дефекта поверхности
3. Изучение интерферометра ЛИР-2 и определение с его помощью показателя
преломления раствора
4. Наблюдение интерференционных полос равного наклона и определение порядка
интерференции
5. Измерение длины когерентного света с помощью интерферометра МИИ-4
6. Изучение явлений дифракции в свете излучения лазера
7. Наблюдение дифракции Фраунгофера на дифракционной решетке в свете излучения
ртутной лампы
8. Дифракция Фраунгофера на линейных щелях
9. Получение и исследование плоскополяризованного света
10. Двойное лучепреломление сантиметровых электромагнитных волн
11. Определение концентрации сахарного раствора полутеневым сахариметром
12. Изучение кристаллооптических явлений при помощи поляризационного микроскопа
МП-6
13. Определение показателя преломления призмы с помощью гониометра и изучение
дисперсии
14. Определение показателя преломления и средней дисперсии жидких тел рефрактометром
ИРФ-22
15. Изучение поглощения света в твердых телах с помощью горизонтального фотометра
16. Использование законов поглощения для определения концентрации растворов
17. Определение постоянной Ридберга
Модуль «Физика атомного ядра и элементарных частиц»
1. Изучение теплового излучения
2. Зависимость фототока от длины волны
3. Зависимость фототока от интенсивности света
12
4. Определение
e
по изучению термоэлектронной эмиссии
m
5. Статистические закономерности радиоактивного распада
6. Изучение -излучения
7. Определение периода полураспада по величине -пробега
8. Определение активности абсолютным методом
9. Изучение энергетического спектра -электронов
10. Изучение основных закономерностей космических лучей
11. Опыт Франка-Герца
12. Дифракция электронов
13. Определение постоянной Ридберга
5. Образовательные технологии
Образовательные технологии, применяемые при изучении дисциплины:
 лекции с использованием мультимедиа презентаций и интерактивного оборудования –
мультимедиа компьютер, проектор.
 практические занятия с целью закрепления полученных знаний.
 самостоятельная работа студентов: при этом самостоятельная работа разделяется на
самостоятельную работу в аудитории для представления результатов практических
заданий и консультаций, а также самостоятельную внеаудиторную работу по поиску,
анализу и обработке информации.
 тестирование с использованием информационных технологий.
Базовая часть предмета изложена в лекциях, которые читаются с использованием
демонстрационных экспериментов. Основные и наиболее важные эксперименты
представлены в лабораторных работах. Для предварительного знакомства с лабораторными
работами может быть использован виртуальный лабораторный практикум. В ходе
выполнения лабораторных работ студенты самостоятельно проводят соответствующие
эксперименты.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
В процессе преподавания дисциплины «Физика» применяется текущий и итоговый
контроль знаний. Текущий контроль предполагает выполнение студентами практических
заданий, коллоквиумы, промежуточное тестирование, реализованные с помощью
тестирующей системы Томского государственного университета «Акцент». Текущий
контроль возможен и путем выполнения контрольных работ, предусматривающей проверку
знаний студентов по завершенным разделам дисциплины. Контрольная работа состоит из
вопросов, требующих развернутого ответа и задач.
Пример тестового задания для модуля «МЕХАНИКА»
1. Какие кинематические характеристики движения не меняются при переходе от одной
инерциальной системы отсчета к другой:
1-скорость, 2- ускорение, 3- относительная скорость двух частиц, 4- перемещение.
А. 1,3
Б. 2,3
В. 1,4
Г. 1,2
13
2. Чему равна мгновенная скорость материальной точки? Выберите правильные
варианты ответов:
А. производной радиус-вектора, определяющего положение материальной точки, по времени
Б. производной от перемещения материальной точки по времени
В. производной от пути по времени
Г. мгновенная скорость – это путь, пройденный материальной точкой в единицу времени
3. Чему равно мгновенное ускорение материальной точки? Выберите правильные
варианты ответов: 1. производной от скорости по времени 2. второй производной радиусвектора, определяющего положение материальной точки, по времени 3. производной от
приращения скорости по времени 4. второй производной от пути по времени.
А. 1,4
Б. 1,2
В. 3,4
Г. 2,3
4. Какими величинами определяется механическое состояние материальной точки:



радиус-вектором r t  , скоростью vt  , ускорением a t  ?


А. r t  , a t 



Б. r t  , vt  , a t 


В. r t  , vt 


Г. vt  , a t 

5. Бесконечный конус с углом раствора
движется с
V
2

постоянной скоростью v справа налево к центру покоящегося
шара. Направление скорости совпадает с осью конуса. Шар
разрывается на множество осколков, которые летят во все стороны равномерно с той же по
модулю скоростью v. Какая часть осколков попадет на конус?. Влиянием силы тяжести
пренебречь.
1
А.
4
1
Б.
2
1
В.
8
3
Г.
4
6. Радиус-вектор частицы изменяется во
времени по закону r  2t 2i  t 3 j . В момент
времени t  1 частица оказалась в некоторой
точке А. Скорость частицы в этот момент
времени имеет направление
y
2
3
1
А
4
1, 2, 3, 4
x
14
7. Скорость точки, движущейся прямолинейно,
растет по линейному закону v  v 0  kx . Как при этом
изменяется ускорение?
v
А. убывает
Б. остается неизменным
В. растет с увеличением x по линейному закону
Г. растет с увеличением x пропорционально x
8. В
какой-то
из
моментов
движения материальной точки угол

между векторами скорости v и

ускорения a равен  . Укажите график,
соответствующий
замедленному
криволинейному движению точки.
А. 1
Б. 2
В. 3
Г. 4
x
v0
0

v

v



a

a
1

v

a

v

a

2

3
4
9. Точка движется по расширяющейся спирали так, что ее нормальное
ускорение остается постоянным по величине. Как изменяются при этом
линейная и угловая скорости?
А. Угловая скорость уменьшается пропорционально R, линейная скорость
растет пропорционально R
Б. Угловая скорость уменьшается пропорционально R , линейная
скорость растет пропорционально R
В. Угловая скорость растет пропорционально R, линейная скорость уменьшается
пропорционально R
Г. Угловая скорость растет пропорционально R , линейная скорость уменьшается
пропорционально R
10. Какое из нижеприведенных утверждений справедливо?
А. Масса – это количество вещества, содержащееся в теле
Б. При прекращении действия на тело силы - тело мгновенно останавливается
В. В классической механике масса тела меняется при переходе от одной инерциальной
системы отчсета к другой
Г. Масса является мерой инертности тела
11. Выделите неверное утверждение
А. Сила – количественная мера взаимодействия по крайней мере двух тел, вызывающая
движение тела или изменение его формы, или и то и другое вместе
Б. Сила является причиной ускорения.
В. Сила в классической механике изменяется при переходе от одной инерциальной системы
отсчета к другой
15
Г. При одновременном действии нескольких сил тело получает такое ускорение, какое бы


оно получило под действием результирующей силы F 
Fi

i
12. Импульс тела p1 изменился под действием кратковременного удара, и скорость тела
стала равной V2 , как показано на рисунке. В момент удара сила действовала в направлении
…
3
V2
1
4
2
2
3
4
p1
1
13. Какое
приведенных
из
утверждений справедливо:
А. Направление равнодействующей силы совпадает с вектором скорости
Б. Направление равнодействующей силы параллельно вектору ускорения
В. Направление векторов силы и перемещения всегда совпадают
Г. Если равнодействующая сила равна нулю, то тело всегда покоится.
14. Какое из нижеприведенных утверждений справедливо? Тело движется по окружности
с постоянной по модулю скоростью, при этом:
А. Равнодействующая сила не равна нулю, постоянна по модулю, меняется по
направлению;
Б. Равнодействующая сила не равна нулю, постоянна по направлению, меняется по модулю;
В. Величина равнодействующей силы равна нулю;
Г. Величина равнодействующей силы не равна нулю, но имеет постоянное направление и
численное значение;
15. Выберите правильное утверждение:
А. Величина жесткости пружины зависит от приложенных сил и абсолютного удлинения
пружины
Б. Модуль Юнга зависит от материала, из которого изготовлен образец, размеров и формы
образца
В. Закон Гука справедлив как для упругих, так и для пластических деформаций
Г. Сила упругости имеет электромагнитную природу
16. Принцип относительности Галилея утверждает следующее:
А. Все законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета
Б. Все механические явления выглядят одинаково во всех инерциальных системах отсчета
В. Все законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета
Г. Все физические явления выглядят одинаково во всех инерциальных системах отсчета
17. Выделите неправильное утверждение.
А. Импульс системы материальных точек равен геометрической сумме импульсов отдельных
точек, входящих в систему
Б. Импульс системы материальных точек равен произведению массы системы на скорость
движения центра масс этой системы
В. Импульс замкнутой системы материальных точек не меняется со временем
Г. Закон сохранения импульс выполняется во всех системах отсчета
16
18. Какие силы влияют на движение центра масс системы взаимодействующих точек?
А. внутренние силы
Б. внешние силы
В. внутренние и внешние силы
Г. внутренние потенциальные силы и внешние силы
19. В каком из нижеперечисленных случаев работа указанной силы будет положительной
А. Тело удерживается внешней силой в состоянии покоя на наклонной плоскости
Б. Работа силы тяжести при подъеме тела на некоторую высоту
В. Работа силы упругости при деформации пружины
Г. Работа внешней силы, растягивающей пружину
20. Выберите правильное утверждение:
А. Работа всех сил, действующих на систему материальных точек, равна приращению
кинетической энергии этой системы
Б. Работа всех внешних сил, действующих на систему материальных точек, равна
приращению кинетической энергии этой системы
В. Работа всех внутренних сил, действующих на систему материальных точек, равна
приращению кинетической энергии этой системы
Г. Работа только потенциальных сил, действующих на систему материальных точек, равна
приращению кинетической энергии этой системы
21. Выберите неверное утверждение.
А. Силы, работа которых при изменении взаимных положений частиц не зависит от способа
изменения конфигурации системы, то есть от того, по каким траекториям и в какой
последовательности частицы системы перемещаются из своих начальных положений в
конечные, называются потенциальными
Б. Силы, работа которых на любой замкнутой траектории равна нулю, называются
потенциальными
В. Силы, не изменяющиеся со временем, называются потенциальными
Г. Работа потенциальных сил равна убыли потенциальной энергии
22. Зависимость потенциальной энергии тела от его положения избражается параболой,
удовлетворяющей уравнению Eп  x 2 . По какому закону изменяется сила, действующая на
тело?
А. Fx  2x
Б. Fx  2x
В. Fx  x
Г. Fx  x
23. Меняются ли кинетическая и потенциальная энергия системы материальных точек
при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую?
А. Кинетическая энергия меняется, потенциальная – нет
Б. Потенциальная энергия меняется, кинетическая – нет
В. Меняются как кинетическая, так и потенциальная энергии
Г. Не меняется ни кинетическая ни потенциальная энергии.
24. Цепочка длиной l лежит на гладком горизонтальном столе, свешиваясь ровно
наполовину. Цепочку без толчка отпускают. Найти скорость цепочки в момент, когда ее
верхний конец соскользнет со стола.
17
3gl
2
gl
Б. V 
2
3gl
В. V 
4
gl
Г. V 
4
А. V 
25. На материальную точку, движущуюся вдоль оси
X, действует сила, изменяющаяся согласно графику.
Кинетическая энергия точки на отрезке 0- 30 м…
А. уменьшилась на 150 Дж
Б. уменьщилась на 300 Дж
В. не изменилась
Г. увеличилась на 300 Дж
F, Н
10
20
0
30
10
-10
26. Физический маятник совершает колебания вокруг оси,
проходящей через точку О и перпендикулярной плоскости
рисунка. Для данного положения маятника момент силы
тяжести относительно точки О направлен…
O

А. перпендикулярно плоскости рисунка к нам
Б. в плоскости рисунка вниз
В. в плоскости рисунка вверх
Г. перпендикулярно плоскости рисунка от нас
V
mg
27. Два невесомых стержня длины b соединены
под углом 1  60 и вращаются без трения в
горизонтальной плоскости вокруг вертикальной
оси О с угловой скоростью  . На конце одного из
стержней прикреплен очень маленький массивный
шарик. В некоторый момент времени угол между
стержнями самопроизвольно увеличился до
 2  90 . Система стала вращаться с угловой
скоростью
1

2
2
2
3

2
18
b

O
1
2
b
X, м
4 2
28. Чему равен период малых колебаний тонкого обруча массой M и
радиуса R около оси, проходящей перпендикуляно плоскости обруча
через точку О?
2R
А. T  
g
Б. T  2
2R
g
В. T  2
R
2g
Г. T  2
R
g
O
29. Сплошной и полый цилиндры, имеющие одинаковые массы и радиусы, скатываются
без проскальзывания с горки высотой h. У основания горки …
А. скорости обоих тел будут одинаковы
Б. больше будет скорость полого цилиндра
В. больше будет скорость сплошного цилиндра
Г. для ответа на вопрос не хватает данных
30. Принцип относительности Эйнштейна утверждает следующее:
А. Все законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
Б. Все механические явления выглядят одинаково во всех инерциальных системах отсчета.
В. Все законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
Г. Все физические явления выглядят одинаково во всех инерциальных системах отсчета.
31. Выберите неверное утверждение.
А. В теории относительности длина движущегося стержня короче, чем покоящегося
Б. Собственное время всегда меньше, чем время, отсчитанное по часам, движущимся
относительно тела
В. Одновременность в релятивистской механике понятие относительное, то есть два
события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета могут оказаться
неодновременными в другой инерциальной системе отсчета
Г. Относительность одновременности в специальной теории относительности может
привести к нарушению причинно-следственной связи между событиями
32. На борту космического корабля нанесена эмблема в виде
геометрической фигуры. Из-за релятивистского сокращения длины
V
эта фигура изменяет свою форму. Если корабль движется в
направлении, указанном на рисунке стрелкой, со скоростью,
сравнимой со скоростью света, то в неподвижной системе отсчета эмблема примет форму,
указанную на рисунке
19
А
В
Б
Г
33. Соотношения
координат,
промежутков
t
t
времени
и
скоростей
в
специальной
теории
относительности
удобно
45
иллюстрировать с помощью 0
0
системы координат, в которой
xc
xc
по осям откладываются либо
Б
А
расстояние
и
время,
t
умноженное на скорость света,
t
либо время и расстояние,
деленное на скорость света.
Линию,
изображающую
движение в одной из этих
0
0
xc
систем, называют мировой
xc
Г
линией. На рисунке в системе
В
координат
и
t
xc
представлены различные мировые линии. Какая из них противоречит основным положениям
специальной теории относительности?
34. Какая из величин не относится к инвариантам специальной теории относительности?
А. собственное время
Б. пространственно-временной интервал S  c 2 t 2  x 2  y 2  z 2

В. величина E 2  p 2 c 2 , где E - полная энергия частицы, p - ее импульс
Г. сила, действующая на частицу
х
35. На рисунке
представлен график зависимости
координаты тела от времени при гармонических
колебаниях. Какой из графиков выражает зависимость
импульса колеблющегося тела от времени?
t
20
p
p
t
t
А
p
p
t
t
Б
В
Г
36. Если материальная точка совершает вынужденные колебания, а вынуждающая сила

изменяется по закону F  F0 cos t , то установившиеся вынужденные колебания будут
совершаться с частотой, равной
А. собственной частоте 0
Б. частоте вынуждающей силы
В.
02   2
Г.
02  2 2
37. Плоская незатухающая звуковая волна возбуждается источником колебаний частоты
 . Амплитуда колебаний источника равна a . Напишите уравнение колебаний источника
0, t  , если в начальный момент смещение точек источника максимально.
А. 0 ,t   a cos 2t
Б.   0,t   a sin 2t


В.   0 ,t   a cos  2t  
2



Г.   0 ,t   a sin  2t  
4

Контрольные вопросы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Что называется материальной точкой?
Дайте определение мгновенной скорости и мгновенного ускорения.
Как направлен вектор мгновенной скорости?
Что характеризуют нормальное и тангенциальное ускорения, как они направлены по
отношению к траектории?
При каком движении нормальное ускорение равно нулю, а тангенциальное ускорение
постоянно и отрицательно?
Материальная точка равномерно движется по окружности. Чему равно отношение
линейной скорости материальной точки к ее угловой скорости?
В каких единицах выражается угловая скорость и угловое ускорение?
Что представляет собой производная угловой скорости по времени?
Что называется импульсом силы и импульсом тела?
Какой величиной является импульс тела: скалярной или векторной?
Как определяется импульс системы материальных точек?
В чем состоит значение первого закона Ньютона?
Всегда ли выполняется III закон Ньютона?
Какой физический смысл имеет масса?
21
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
Что называется изолированной системой материальных точек?
Сформулируйте закон сохранения импульса.
Сформулируйте закон Гука.
Какая деформация называется упругой?
В каких единицах выражается модуль Юнга?
Сформулируйте принцип относительности Галилея.
Назовите виды механической энергии.
Дайте определение работы и ее единицы.
Даете определение единице мощности. Какова ее размерность?
Какие силы называются потенциальными?
Совершает ли работу результирующая всех сил, приложенных к телу, равномерно
движущемуся по окружности?
Что называется потенциальной энергией? Приведите примеры.
Какие силы называются консервативными (потенциальными)? Приведите примеры.
Какое состояние системы называется состоянием устойчивого равновесия? Чему равна
потенциальная энергия в этом состоянии?
Какая существует связь между силой и потенциальной энергией?
Что называется моментом инерции материальной точки и моментом инерции тела? В
каких единицах выражается момент инерции?
Сколько значений момента инерции может иметь данное тело?
С какими свойствами пространства и времени связаны законы сохранения?
Как направлен вектор момента импульса материальной точки вращающейся
относительно неподвижного начала?
Приведите примеры проявления закона сохранения момента импульса.
Чем отличается принцип относительности Эйнштейна от принципа относительности
Галилея?
Сформулируйте постулаты специальной теории относительности.
Какие эксперименты подтверждают справедливость выводов СТО?
Что такое релятивистская масса тела и как записывается релятивистское уравнение
движения?
Какую роль играет изучение гармонических колебаний в общей теории колебаний?
Что характеризует логарифмический декремент затухания?
В чем заключается явление резонанса? Приведите примеры резонансных явлений.
Если затухание мало, что происходит с фазой вблизи резонанса?
Что такое волна?
Какую форму может принимать волновая поверхность?
В каких волнах имеет место перенос энергии, в каких нет?
Приведите примеры на применение уравнения Бернулли.
Каков характер зависимости сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния
между молекулами?
Чем обусловлено Броуновское движение?
Как влияют скорости хаотического движения молекул, составляющих тело, на его
температуру?
Какими величинами (параметрами) характеризуется состояние газа?
Что называется парциальным давлением смеси газов?
Что называется удельной теплоемкостью вещества?
Какими законами описываются изотермические, изохорические и изобарические
процессы?
Каким соотношением между собой связанны молярная газовая постоянная, постоянная
Больцмана и число Авогадро?
Что называется идеальным газом?
22
56. Термодинамическая температура газа 256 К. Чему равна его температура по шкале
Цельсия?
57. Чем ( по представлениям кинетической теории идеального газа) обусловлено давление,
оказываемое газом, на помещенное в него тело?
58. Что называется числом степеней свободы тела?
59. От чего и как зависит внутренняя энергия моля газа?
60. Чему равна работа по расширению моля газа при нагревании на 1 К при постоянном
давлении?
61. Что называется наиболее вероятной скоростью молекул газа?
62. Изменится ли площадь, ограниченная максвелловской кривой распределения числа
молекул по скорости и осью скоростей, при изменении температуры газа?
63. Чем (по представлению молекулярно-кинетической теории строения вещества)
объясняется различие между газом и жидкостью?
64. Каков характер теплового движения частиц (молекул, атомов, ионов) в газе и твердом
теле?
65. Какую форму примет капля жидкости в условиях невесомости?
66. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения жидкости?
67. Как зависит коэффициент поверхностного натяжения от температуры?
68. Два мыльных пузыря различного размера соединили между собой трубкой. Сохранятся
ли после этого их размеры?
69. При каком условии жидкость смачивает твердое тело?
70. Как зависит высота поднятия (опускания) смачивающей (несмачивающей) жидкости в
капилляре от его радиуса?
71. Чем обусловлены фазовые превращения вещества?
72. Какому агрегатному состоянию вещества соответствует тройная точка на диаграмме
равновесия фаз?
73. Что представляет собой модель газа Ван-дер-Ваальса?
74. Почему испарение жидкости сопровождается ее охлаждением?
75. Что называется удельной теплотой испарения?
76. Можно ли вызвать кипение жидкости, не нагревая ее?
77. Что называется длиной свободного пробега молекул газа?
78. Чему равно произведение средней длины свободного пробега молекул газа на среднее
число столкновений молекулы за секунду?
79. Как средняя длина свободного пробега молекул зависит от давления?
80. Перечислите явления переноса.
81. Переносом какой физической характеристики молекул газа обусловлено явление
теплопроводности?
82. Что называется теплопроводностью?
83. Чем обусловлено внутреннее трение в газе?
84. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.
85. Что называется напряженностью электрического поля?
86. Чему равна напряженность электрического поля между двумя бесконечными
параллельными плоскостями с одинаковыми по числовому значению и знаку
поверхностными плотностями зарядов?
87. Сформулируйте теорему Остроградского-Гаусса для электрического поля в вакууме.
88. Сформулируйте определение потенциала точки электрического поля.
89. Чему равна работа по перемещению заряда вдоль эквипотенциальной поверхности?
90. Каким соотношением связаны между собой напряженность и потенциал электрического
поля?
91. Четыре одинаковых конденсатора соединяются один раз параллельно, другой –
последовательно. В каком случае и во сколько раз емкость блока будет больше?
92. Что характеризует относительная диэлектрическая проницаемость?
23
93. Каким соотношением связанны между собой напряженность электрического поля и
вектор электрической индукции?
94. Что называется силой тока?
95. Что называется электродвижущей силой источника тока?
96. К полюсам генератора присоединили вольтметр. Покажет ли он точное значение э.д.с.
генератора?
97. Несколько электронагревательных приборов, имеющих различные сопротивления,
соединены между собой и включены в электросеть. В каком случае выделится
наибольшее количество теплоты: 1) в случае их последовательного соединения; 2) в
случае параллельного соединения?
98. Почему сопротивление полупроводников уменьшается при повышении температуры?
99. В чистый кремний введена небольшая примесь галлия. Пользуясь периодической
системой элементов, определите тип проводимости примесного кремния.
100. Какие вещества называются электролитами?
101. Что называется степенью диссоциации электролита?
102. Как изменяется электрическое сопротивление электролита при повышении его
температуры?
103. Что называется магнитным полем?
104. . Какую форму и ориентацию имеют линии магнитной индукции поля, создаваемого
током в прямолинейном проводнике?
105. Чему равен и как направлен магнитный момент кругового тока?
106. Сформулируйте закон Ампера.
107. Из каких магнитных моментов состоит магнитный момент атома?
108. Чему равен магнитный момент атома диамагнетика?
109. Что характеризует относительная магнитная проницаемость среды?
110. Каким соотношением связаны между собой вектор напряженности магнитного поля и
вектор магнитной индукции?
111. Что называется точкой Кюри?
112. В каком случае магнитное поле не отклоняет движущуюся в нем заряженную частицу?
113. Электрон движется в магнитном поле по окружности. Как зависит период вращения
электрона от его скорости?
114. Какая физическая величина выражается в веберах?
115. Какова первопричина возникновения э.д.с. индукции в замкнутом проводящем контуре?
Перечислите конкретные случаи, когда в таком контуре индуцируется ток.
116. Проволочное кольцо вращается в магнитном поле вокруг оси, совпадающей с его
диаметром и параллельной линиям индукции поля. Будет ли индуцироваться ток в
кольце?
117. Какая физическая величина выражается в генри?
118. От чего зависит взаимная индуктивность двух контуров?
119. Напряженность магнитного поля возросла в четыре раза. Как изменилась при этом
плотность его энергии?
120. Проводящий контур равномерно вращается в однородном магнитном поле. Какого
характера ток возникает в контуре?
121. В ходе каких процессов происходит излучение электромагнитных волн?
122. Что такое свет?
123. Почему излучение светящихся тел и сред не обнаруживает асимметрии относительно
луча?
124. Какое излучение называют когерентным? Что общего во всех методах получения
когерентных волн в оптике? Приведите примеры.
125. Почему при наблюдении в белом свете интерференции в тонких пленках пленка должна
быть тонкой?
24
126. Что называется длиной когерентности? Чему равна длина когерентности для
квазимонохроматического излучения, занимающего спектральный интервал  со
средним значением длины волны ?
127. Сформулируйте принцип Гюйгенса–Френеля. В чем заключается его отличие от
принципа Гюйгенса?
128. Объясните с помощью спирали Френеля дифракцию Френеля на круглом отверстии и
непрозрачном экране.
129. При каких условиях происходят дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера?
130. Чем отличаются дифракция от периодической структуры и от неупорядоченной
структуры?
131. В чем преимущество спектров низких порядков при использовании дифракционной
решетки в качестве спектрального прибора?
132. Что такое голография? Какими преимуществами обладает голография по сравнению с
обычной фотографией?
133. Объясните физическую сущность записи и восстановления голограммы.
134. Приведите примеры использования голографии.
135. Как при отражении естественного света получить полностью поляризованный свет?
Можно ли получить полностью поляризованный свет при преломлении?
136. Какое явление в призме Николя позволяет разделить обыкновенный и необыкновенный
лучи?
137. В результате каких воздействий можно наблюдать явление двойного преломления в
прозрачных изотропных средах? Как это можно объяснить?
138. В чем заключается явление вращения плоскости поляризации?
139. Какой физический смысл имеют вещественная и мнимая части комплексного показателя
преломления?
140. В каких областях частот наблюдаются явления нормальной и аномальной дисперсии?
141. Какая модель среды рассматривается в классической теории дисперсии?
142. Какой физический смысл имеет плазменная частота?
143. В чем заключается физическая причина поглощения света?
144. Какой физический смысл имеет групповая скорость?
145. Почему рассеяние света не происходит в однородной среде? Какие среды называют
мутными?
146. Как объяснить голубой цвет неба?
147. Как зависят интенсивность и поляризация рассеянного света от направления, если
падающий свет: а) линейно поляризованный; б) естественный?
148. В чем отличие теплового излучения от всех других видов излучения?
149. У какого тела лучепоглощательная способность равна единице?
150. Сформулируйте закон Кирхгофа.
151. Что называется спектральной плотностью энергетической светимости тела?
152. Как и во сколько раз изменится полная лучеиспускательная способность абсолютно
черного тела, если его термодинамическая температура возрастет вдвое?
153. Чему равно отношение кванта энергии излучения к частоте этого излучения?
154. Сформулируйте основные законы теплового излучения? Что назвали «ультрафиолетовой
катастрофой»?
155. Почему при выводе формулы Планк был вынужден прибегнуть к квантованию энергии?
156. Какими свойствами характеризуется вынужденное излучение? Сравните его со
свойствами спонтанного излучения.
157. Как Вы понимаете корпускулярно-волновой дуализм? В каких явлениях проявляются
квантовые свойства света?
158. Какие явления подтверждают существование у фотона импульса?
159. На каких основных идеях основывается принцип работы лазера?
160. Какие функции в лазере выполняет активная среда и резонатор?
25
161. Поясните способы получения инверсной заселенности уровней.
162. Каковы области применения лазерной техники?
163. Что называется люминесценцией? Назовите и охарактеризуйте ее виды.
164. Какое условие необходимо для возникновения индуцированного излучения в веществе?
165. Какие свойства – волновые или корпускулярные – обнаруживает свет в явлении
фотоэффекта?
166. Какое условие необходимо для возникновения внешнего фотоэффекта?
167. Сформулируйте три закона фотоэффекта.
168. Что такое красная граница фотоэффекта?
169. Что такое волны де Бройля?
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
а) основная литература:
Сивухин Д.В. Общий курс физики. – Изд-во МИФИ, 2005.
Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 2009.
Грабовский Р.И. Курс физики. Изд-во Лань, 2007.
Матвеев А.Н. Молекулярная физика и термодинамика.– М.: Наука, 1981.
Савельев В.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 2009.
Сивухин Д.В. Термодинамика и молекулярная физика. – Изд-во МИФИ, 2005.
Иродов Д.В. Задачник по физики.– М.:Наука,1975.
б) дополнительная литература:
Фейман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике. –М.: Мир, 1965. – 266 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретическая физика. –М.: Наука, 1958-2007.
Телеснин А.А. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1968.
Шебалин А.В. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1984.
Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Наука, 1976.
Зисман Г.А., Тодес О.М., Курс общей физики.— Лань, Санкт-Петербург, Москва,
Краснодар, 2007, т.1 Механика. Молекулярная физика. Колебания и волны., Т.2.
Электричество и магнетизм. Т.3. Оптика. Физика атомов и молекул. Физика атомного
ядра и микрочастиц.
7. Курс общей физики. Под редакцией проф. В.Н. Лозовского, т. 1,2 Лань, Санкт-Петербург,
Москва, Краснодар, 2009.
8. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике Лань, Санкт-Петербург,
Москва, Краснодар, 2007
1.
2.
3.
4.
5.
6.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
wikipedia.org
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Физический факультет располагает соответствующей действующим санитарнотехническим нормам материально-технической базой, обеспечивающей проведение
лабораторных работ, предусмотренных программой дисциплины «Физика». Учебный процесс
полностью
обеспечен
лабораторным
оборудованием,
вычислительной
техникой,
лицензионными программными средствами.
В составе факультета имеются:
 семь учебных лабораторий для студенческого физпрактикума, оснащенных современными
лабораторными комплексами, вычислительной техникой, оборудованием и комплектующими,
26
необходимыми для автоматизации лабораторного практикума;
 физический кабинет, располагающий уникальным демонстрационным оборудованием;
 современное телекоммуникационное оборудование, позволяющее получать и передавать
учебную и информацию на различных уровнях.
Автор – Нявро Вера Федоровна, кандидат физико-математических наук, доцент.
Физический факультет
Кафедра общей и экспериментальной физики
Рецензент – кандидат физико-математических наук, доцент ФФ Анохина Ида Николаевна
Программа одобрена на заседании Ученого совета ФФ, протокол №
года.
27
от ___________