MS PowerPoint, 5,87 Мб

1
Ф И З И К А–
основа техники
4
Про меня
Лекции, практики – Гончар Игорь Иванович
1979 - 1984 Омский госуниверситет (классический)
1984 – ОмИИТ – ОмГАПС - ОмГУПС
1992-1993 – Институт Гана-Майтнер (Берлин)
2001-2002 – Австралийский национальный
университет (Канберра)
7
Организация нашей совместной работы на всех занятиях
■ Телефоны должны быть выключены. … 5 мин …
Выйти с занятия можно, но назад зайти уже нельзя
■ Разрешается использовать только литературный
русский язык … 5 мин …
■ Не разрешается говорить параллельно со мной …
5 мин ..
■ нельзя опаздывать больше, чем на две минуты. Я
прихожу на две минуты позже и закрываю дверь, после
этого в двери не стучите до звонка
10
Трудности при изучении физики
1. Студенты разного уровня подготовки в одной аудитории
2. Сразу нужна высшая математика: операции с
векторами, дифференцирование, интегрирование
3. Уровень материала опережает уровень абстрактного
мышления российских студентов (17 лет – рано)
4. Трёхбалльная система оценок
5. Отсутствие мотивации к учёбе у многих присутствующих – а ведь 6 часов ежедневно! Может, лучше заняться
чем-нибудь другим, если эта учёба не в радость?
12
Виды занятий:
1. Лекции – буклет
2. Практики – буклет
3. Лабораторные работы – методички в библиотеке
4. Компьютерные тесты – компьютер
5. Коллоквиумы
Лекции
■ читаются близко к буклету, НЕ по какой-нибудь книге,
поэтому может быть их полезно записывать. Как? …
■ посещать очень желательно (росписные листочки)
■ можно делать что угодно (например, читать
посторонние книжки, вязать, рисовать, спать, музыку
слушать)
■ нельзя производить какой-либо шум, отвлекающий
публику (нельзя разговаривать между собой, храпеть,
громко стучать спицами и т.п.)
14
Лекции
■ рекомендуется задавать мне вопросы и исправлять
мои ошибки, если вы их заметили
■ перед каждой лекцией желательно прочитывать
материал по буклету – тогда будет больше понятно
■ рекомендуется читать не только лекции, но и
учебники (см. буклет)
17
Практики
■ ОДЗ – один раздел буклета: теория и задачи
■ перед каждой практикой читать материал по буклету
и пытаться решать задачи: вопросы, вопросы…
■ раз в неделю на практике – экспресс-контроль –
плановый балл 10
■ 1 – 0.5 раз в неделю – компьютерный тест по
вопросам ННЗ из буклета, плановый балл примерно 10
■ примерно раз в месяц – коллоквиум по вопросам ННЗ
из буклета, плановый балл 20, 25, 30 - максимум
20
23
Рейтинг
R
X
pr
  X lab   X c
10* N pr  10* Nlab  20  25  30
*100%
■ В конце семестра – экзамен
■ Если у вас R=60% и более, вам задаётся несколько
простых вопросов из ННЗ – и «удовлетворительно» есть
■ Если у вас R<60%, вам задаются вопросы из ННЗ,
пока не станет R=60% – и «удовлетворительно» есть
■ Если у вас R>74%, вы можете хотеть «хорошо» или
если у вас R>89% - «отлично».
Тут – специальные вопросы и задачи (3)
Если рейтинг ниже 40% будут серьёзные
проблемы!
Чтобы не было проблем, надо
1) Обязательно ходить на все практики и
лабораторные занятия
2) На занятиях вести себя активно,
пытаясь задавать вопросы и отвечать
на них
26
29
Отрицательные
баллы – ставятся в
разумных количествах
за попытку меня
обмануть
Основные понятия и законы физики
Л.1 Вещество и излучение
Вещество - такой вид материи, который
состоит из частиц, имеющих ненулевую
массу покоя
m
m0
1 v / c
2
2
(1.01)
Примеры: макроскопические тела, молекулы, атомы,
ядра, нейтроны, протоны, электроны
32
35
Вещество – классическое описание
z
r
r (t )
Радиус-вектор частицы
v(t )
Скорость частицы
a (t )
Ускорение частицы
y
ma  F1  F2  ...  FN (1.02)
x
N
ma   Fi (1.03)
i 1
Второй закон Ньютона –
основной закон динамики
частицы
Вещество – классическое описание часто не годится
для микроскопических частиц => квантовая физика
 ( x, t )
  ( x, t )
i

 W p ( x )  ( x, t )
2
t
2m x
2
( x, t )
2
Уравнение
Шрёдингера –
(1.06) вместо 2-го
закона
Ньютона
Амплитуда вероятности – вместо радиус-вектора
 ( x, t ) | ( x, t ) |
2
(1.07)
Плотность вероятности – вместо
траектории, по которой частица
движется с течением времени
d  ( x, t )   ( x, t )dx (1.08)
38
Определение плотности
вероятности
Смысл: с каждой частицей вещества связан
волновой вероятностный процесс
Излучение - такой вид материи, который
состоит из частиц, имеющих нулевую
массу покоя
Главным образом – электромагнитное излучение
(ЭМИ), частицы - фотоны
Примеры: ...
41
44
Электромагнитное излучение –
электромагнитное поле.
Классическое описание
 Dds    dV
q
S
(1.11)
V
 Bds  0
(1.12)
S
Уравнения Максвелла в
интегральной форме
ЭИ
D
МИ
B
B
l Edl  S t ds (1.13)
D
l Hdl  S t ds  S jds (1.14)
E
НЭП
H
НМП
Излучение – классическое описание –
электромагнитные волны – частное
решение уравнений Максвелла
E  Em cos  kx  t   0  (1.17)
B  Bm cos  kx  t   0  (1.18)
48
Уравнения плоской
монохроматическо
й ЭМВ, бегущей в
положительном
направлении оси х
51
Излучение – квантовое описание –
уравнения очень сложные
Смысл: излучение состоит из безмассовых частиц –
фотонов, с которыми связан волновой вероятностный
процесс
Излучение и вещество в квантовой физике:
энергия, импульс, момент импульса,
вероятность и волновые свойства
W   (1.21)   2 (1.22)

p  k (1.23) k 
2

p
(1.25)
2

(1.24)
Связь
корпускулярных и
волновых свойств.
И для частиц
вещества, и для
частиц излучения
Де бройлевская длина волны,
часто используют для частиц
вещества
54
57
Связь энергии и импульса разная для
частиц излучения и частиц вещества
2
p
W
2m0
W  pc
W c
(1.29)
(1.30)
 m0c 
2
p
Медленные
(нерелятивистские) частицы
вещества
Фотоны
2
(1.31)
Любые
частицы
Принцип соответствия: из последней формулы
получаются две предыдущих
60
Связь этой лекции с вопросами ННЗ - буклет
1.7. Кинетическая энергия системы частиц.
1.11. Фотоны и их свойства
3.14. Волны де Бройля. Квантование как образование
стоячих волн.
3.15. Амплитуда вероятности и плотность вероятности.
Примеры решения простеньких задач:
Де-бройлевская длина волны для табуретки, …
63
65
Prince Louis-Victor de Broglie
(1892-1987, Nobel Prize 1929)
67
Max Karl Ernst Ludwig
Planck
(1858-1947)
Nobel Prize 1918
70
Оптический и инфракрасный телескопы.
Маунт-Кеа, Гавайские острова
72
HERA – Hadron Elektron Ring Anlage
PETRA – Positron Electron Tandem Ring Accelerator
DESY – Deutsches Elektronen-Synchrotron