Document 4530056

2
1 Цели и задачи дисциплины
Курс «Физика 2» наряду с курсом «Физика 1» входят в состав общего курса
физики, который является основой теоретической подготовки к инженернотехнической деятельности выпускников высшей технической школы.
Физика 2 представляет собой ядро физических знаний, необходимых
инженеру, действующему в мире физических закономерностей, и включает
разделы: электромагнетизм, электромагнитные колебания и волны,
геометрическая, волновая и квантовая оптика, физика атома и ядра.
1.1 Цели преподавания дисциплины
Сформировать у студентов современное физическое и научное
мировоззрение. Сформировать у студентов знания и умения использования
фундаментальных законов, теорий классической и современной физики.
1.2 Задачи изучения дисциплины
Раскрыть сущность основных представлений, законов, теорий
классической и современной физики в их внутренней взаимосвязи и
целостности. Сформировать умения и навыки решения теоретических и
экспериментально – практических задач из разных областей физики.
1.3 Пререквизиты: Высшая математика, физика 1.
1.4 Постреквизиты: Общепрофессиональные и специальные
дисциплины.
2 Система оценки знаний студентов
Распределение рейтинговых процентов по дисциплине по видам контроля
Таблица 1
Вид итогового контроля
Экзамен
Виды контроля
Итоговый контроль
Рубежный контроль
Текущий контроль
Проценты
100
100
100
Оценка знаний студентов
Таблица 2
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Буквенный
эквивалент
А
АВ+
В
ВС+
С
СD+
D
F
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
3
В баллах
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «Физика 2»
Таблица 3
Недели
1
Недельное
количество
1
контроля
Вид
Л
контроля
Виды контроля:
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Л
СР
К
Л
СР
Л
Л
К
СР
Л
СР
РК
РК СР
Л – лабораторная работа, К – контрольная,
СР - самостоятельная работа, РК – рубежный контроль.
3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Распределение часов по видам занятий
Таблица 4
Наименование темы
1. Магнетизм.
2. Магнитные свойства вещества. Явление электромагнитной
индукции.
3. Система уравнений Максвелла. Электромагнитные
колебания.
4. Понятие о геометрической оптике. Фотометрия
5. Свойства световых волн. Интерференция
6. Дифракция световых волн
7. Электромагнитные волны в веществе.
8. Тепловое излучение.
9. Корпускулярно-волновой дуализм.
10. Физика низкоразмерных систем
11. Уравнение Шредингера
12. Атом и молекула водорода в квантовой теории
13. Атомное ядро
14. α-, β-, γ-излучения
15. Элементарные частицы.
Всего часов
Количество академических
часов
Лекции Лабор СРСП СРС
1
4
1
3
1
4
1
3
1
4
1
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
1
15
4
60
1
15
3
45
3.2 Содержание лекций
1. Магнитное поле. Закон Био – Савара - Лапласа. Сила Лоренца. Сила
Ампера. Теорема Гаусса для магнитного поля. Закон полного тока.
2. Магнитные свойства вещества. Явление электромагнитной индукции.
Плотность энергии магнитного поля.
3. Фарадеевская и максвелловская трактовка явления электромагнитной
индукции. Электромагнитные колебания. Переменный ток. Система уравнений
Максвелла. Свойства электромагнитных волн. Вектор Умова–Пойнтинга.
4
4. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения и преломления.
Явление полного отражения. Оптические приборы. Фотометрия.
5. Свойства световых волн. Волновой пакет. Групповая скорость.
Интерференция световых волн. Временная и пространственная когерентность.
6. Дифракция световых волн. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон
Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной
щели и на многих щелях. Спектральное разложение. Голография
7. Электромагнитные волны в веществе. Распространение света в веществе.
Дисперсия света. Поглощение света. Поляризация света. Законы Малюса и
Брюстера. Двойное лучепреломление.
8. 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.
9. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия.
Корпускулярно – волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов.
Соотношение неопределённостей. Статистический смысл волновой функции.
10. Физика низкоразмерных систем – фундаментальная основа
нанотехнологий. Объекты изучения физики низкоразмерных систем. Область
применения нанотехнологий.
11. Временное и стационарное уравнения Шрёдингера. Частица В
одномерной прямоугольной яме. Прохождение частицы через потенциальный
барьер.
12. Атом и молекула водорода в квантовой теории. Уравнение Шрёдингера
для атома водорода. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Ширина
уровней. Пространственное квантование. Структура электронных уровней в
сложных атомах. Принцип Паули. Молекула водорода. Ионная и ковалентная
связи. Электронные термы двухатомной молекулы.
13. Атомное ядро. Строение атомных ядер. Ядерные силы. Обменный
характер ядерных сил. Модели ядра.
14. Закономерности и происхождение альфа– бета– и гамма– излучения и
их взаимодействие с веществом. Ядерные реакции. Радиоактивные превращения
атомных ядер. Реакции ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный
реактор. Реакция синтеза. Проблема источников энергии.
15. Элементарные частицы. Лептоны, адроны. Кварки. Сильное,
электромагнитное, слабое, гравитационное взаимодействия. Понятие об
основных проблемах современной физики и астрофизики.
3.3 Содержание лабораторных занятий
1. Изучение напряжённости магнитного поля.
Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
2. Определение удельного заряда электрона.
Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона.
3. Изучение центрированных оптических систем.
Определение фокусного расстояния линзы различными методами.
5
4. Изучение устройства и принципа работы фотометра.
Определение характеристик источника света и экспериментальная проверка
закона освещенности.
5. Изучение интерференции света методом колец Ньютона.
Изучение интерференции света в тонких пленках, определение радиуса
кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец Ньютона.
6. Изучение дифракции Фраунгофера от N щелей.
Изучение дифракции света с одной и несколькими щелями.
7. Изучение поляризованного света.
Изучение явления поляризации света, экспериментальная проверка закона
Малюса, применение графического метода обработки результатов.
8. Изучение спектров излучения и градуирование спектроскопа.
Изучение интерференции света с помощью лазера, ознакомление с различными
видами спектров излучения.
9. Изучение теплового излучения.
Определение постоянной Стефана-Больцмана с помощью оптического
пирометра с исчезающей нитью.
10. Изучение внешнего фотоэффекта.
Получение вольт - амперной характеристики фотоэлемента. Определение его
чувствительности.
3.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под
руководством преподавателя (СРСП)
Задания:
1. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Сила Ампера. Работа
по перемещению проводника с током в магнитном поле. Магнетики.
2. Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явления
взаимной индукции и самоиндукции. Индуктивность длинного соленоида.
3. Ток смещения. Уравнения Максвелла. Свойства электромагнитных волн.
Вектор Умова–Пойнтинга. Электромагнитные колебания.
4. Понятие о геометрической оптике. Законы отражения и преломления.
Явление полного отражения. Фотометрия.
5. Свойства световых волн. Интерференция световых волн. Временная и
пространственная когерентность. Интерферометры.
6. Дифракция световых волн. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля.
Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной щели и на многих щелях.
7. Электромагнитные волны в веществе. Дисперсия света. Поглощение
света. Поляризация света. Закон Малюса. Закон Брюстера.
8. Тепловое излучение. Квантовая гипотеза и формула Планка.
Ультрафиолетовая катастрофа. Фотоны. Фотоэффект. Эффект Комптона.
9. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Гипотеза де Бройля.
Дифракция электронов. Соотношение неопределённостей. Статистический смысл
волновой функции.
6
10. Физика низкоразмерных систем. Объекты изучения физики
низкоразмерных систем. Область применения нанотехнологий.
11. Временное и стационарное уравнения Шредингера. Частица В
одномерной прямоугольной яме. Потенциальный барьер.
12. Атом и молекула водорода в квантовой теории. Уравнение Шредингера
для атома водорода. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни.
Структура электронных уровней в сложных атомах. Принцип Паули.
13. Атомное ядро. Строение атомных ядер. Ядерные силы. Обменный
характер ядерных сил. Модели ядра.
14. Альфа-, бета-, гамма-излучения. Радиоактивные превращения атомных
ядер. Реакции ядерного деления. Цепная реакция деления. Реакция синтеза.
Проблема источников энергии.
15. Элементарные частицы. Лептоны, адроны. Кварки. Сильное,
электромагнитное, слабое, гравитационное взаимодействия.
3.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)
Задание 1. Электромагнетизм. Вектор магнитной индукции. Закон БиоСавара-Лапласа. Сила Лоренца. Сила Ампера. Закон полного тока. Магнитный
поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению
проводника с током в магнитном поле. Электромагнитная индукция. Плотность
энергии магнитного поля. Электромагнитные колебания. Переменный ток.
Свойства электромагнитных волн. Уравнения Максвелла.
Задание 2. Геометрическая оптика. Законы геометрической оптики.
Явление полного отражения. Оптические приборы. Линзы, зеркала. Фотометрия.
Задание 3. Волновая оптика. Интерференция, когерентность. Зоны
Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Фраунгофера на
одной и на решетке. Поляризация, дисперсия, поглощение света. Закон
Брюстера. Закон Малюса.
Задание 4. Квантовая физика. Законы излучения абсолютно черного
тела: Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Энергия и импульс световых
квантов. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Постулаты Бора.
Эффект Комптона. Соотношение неопределенностей. Волны де Бройля.
Уравнение Шрёдингера. Атом и молекула водорода в квантовой теории.
Задание 5. Ядерная физика. Строение атомных ядер. Дефект масс и
энергия связи атомных ядер. Радиоактивность. Правила смещения. Ядерные
реакции. Цепная реакция. Термоядерные реакции. Элементарные частицы.
Тестовые задания по СРС приведены в дополнительном разделе сайта
kazntu.kz.
7
График проведения занятий
Таблица 5
№ Дата Время
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Наименование тем
Лекции:
Магнитное поле.
Магнитные свойства вещества.
Система уравнений Максвелла. Электромагнитные колебания.
Понятие о геометрической оптике.
Свойства световых волн.
Дифракция световых волн.
Электромагнитные волны в веществе.
Тепловое излучение.
Корпускулярно– волновой дуализм.
Физика низкоразмерных систем.
Временное и стационарное уравнения Шредингера.
Атом и молекула водорода в квантовой теории.
Атомное ядро.
Альфа– бета– и гамма– излучения.
Элементарные частицы.
Лабораторные работы:
Изучение напряжённости магнитного поля Земли.
Определение удельного заряда электрона.
Изучение центрированных оптических систем.
Изучение устройства и принципа работы фотометра.
Изучение интерференции света методом колец Ньютона.
Изучение дифракции Фраунгофера от N щелей.
Изучение поляризованного света.
Изучение спектров излучения и градуирование спектроскопа.
Изучение теплового излучения.
Изучение внешнего фотоэффекта.
4 Список литературы
Список основной литературы
1. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов: В 5 кн.: Кн.
4: Волны; Оптика - 256 с. М: Астрель /АСТ, 2002 г.
2. 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, 2002 г.
3. Трофимова Т.И. Краткий курс физики: Уч. пособие для вузов, М: Наука, 2002г.
4. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями:
Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, испр./ 3-е- 591с. М: Высшая Школа, 2002г.
5. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики, М.: Высшая
школа, 2002г.
6. Чертов А., Воробьев А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981.
8
7. Бедельбаева Г.Е. Семестровые задания по курсу общей физики. 2003 г.
8. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов: В 5 кн.: Кн.
4: Волны; Оптика - 256 с. М: Астрель /АСТ, 2002 г.
9. Сивухин Л.В. Общий курс физики. - М.: Наука, 1977-1986, т. 1-5.
10. Абдикасова А.А., Ниязова Ш.В., Утеулина К.А. и др. Электричество и
магнетизм. Методическое указание к лабораторным работам. 1996.
11. Балгожина Г.А., Бегимов Т.Б. и др. Оптика и атомная физика. Лабораторный
практикум. 1997г.
12. Подкладнев В.М. Оптика, атомная и ядерная физика. Учебное пособие.
Алматы 2002 г.
Список дополнительной литературы
13. Иродов И.Е. Задачи по общей физике М: Наука, 1999.
14. Беликов Б. Решение задач по физике. – М.: Высшая школа, 1986.
15. Суханов А.Д. Фундаментальный курс физики. Т.1, Корпускулярная физика.
М.: Изд. «Агар», 1996.
16. Суханов А.Д. Фундаментальный курс физики Т. 3 Квантовая физика М: Агар,
1999.
17. Игошин Ф.Ф., Самарский Ю.А., Ципенюк Ю.М Лабораторный практикум по
общей физике Т. 3. Квантовая физика. - М: МФТИ 1998.
18. Трофимова Т.И. Физика: 500 основных законов и формул: Справочник для
студентов вузов. Изд. 3-е - 63 с. М: Высшая Школа, 1999 г.
19. Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц: Учебное пособие для вузов
- 384 с. М: Едиториал УРСС, 2002 г.
20. Трофимова Т.И. Оптика и атомная физика: Законы, проблемы, задачи:
Учебное пособие для втузов - 288 с. М: Высшая Школа, 1999 г.
21. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. - Пер. с англ. Москва, «Мир»,
2002, с. 292.
22. Нанотехнологии в электронике. – Сборник статей. Москва, Техносфера. 2005,
с.446.
9
СОДЕРЖАНИЕ
стр
1
2
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
4
Общие положения
Система оценки знаний студентов
Содержание дисциплины
Распределение часов по видам занятий
Содержание лекций
Содержание лабораторных занятий
Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под
руководством преподавателя (СРСП
Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)
График проведения занятий
Список основной и дополнительной литературы
10
3
3
4
4
4
5
6
7
8
8