Методические рекомендации и задания для самостоятельной работы по физике разделы (стр. 1 из 8)

Н.Б.БУТКО, С.П.СТЕПИНА, А.Я.ТЕРЛЕЦКИЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ФИЗИКЕ

Разделы:

ОПТИКА

АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Москва

2010

Бутко Н.Б., Степина С.П., Терлецкий А.Я. Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов специальности «Химия». Разделы: «Оптика», «Атомная и ядерная физика» - М.: Изд-во РУДН, 2010. – 42 с.

Настоящие рекомендации предназначены для целенаправленного и планомерного изучения курса физики. Они предназначены для организации самостоятельного изучения курса согласно единой комплексной системе обучения, включающей в себя все формы обучения: лекции, практические и лабораторные занятия, а также могут быть использованы для проведения индивидуально-групповых коллоквиумов и других видов контроля.

Подготовлено на кафедре экспериментальной физики.

Предлагаемое методическое пособие является продолжением аналогичного пособия, которое студенты использовали во втором и третьем семестрах.

В течение четвертого семестра студенты изучают разделы "Оптика" и "Атомная и ядерная физика". Проводятся семинарские и лабораторные занятия по системе, принятой в предыдущих семестрах. Студенты должны выполнить и сдать 10 – 12 лабораторных работ, 7 теоретических коллоквиумов и 7 домашних заданий.

Настоящее методическое пособие содержит вопросы к коллоквиумам, типовые задачи и вопросы к лабораторным работам. Некоторая часть вопросов программы предназначена для самостоятельной проработки.

Результаты работы студента в течение семестра оцениваются зачетом. Итоговый контроль осуществляется на экзамене. Для [подготовки к экзамену предлагается программа (см. стр. 4).

ПРОГРАММА ПО КУРСУ ФИЗИКИ

для групп НХ-II

1. Электромагнитные волны. Взаимосвязь электрического и магнитного полей. Плоские электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн.

2. Волновое уравнение. Скорость распространения волны. Энергия волны. Вектор Умова-Пойнтинга.

3. Стоячие электромагнитные волны.

4. Интерференция света. Когерентные и некогерентные волны. Meтоды получения когерентных волн в оптике.

5. Интерференция света в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона.

6. Кольца Ньютона в проходящем и отраженном свете.

7. Интерферометры и их применение.

8. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

9. Дифракция сферических волн. Зоны Френеля. Пример дифракции Френеля.

10. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной щели, вывод формулы распределения интенсивности. Дифракционная решетка.

11. Спектральные характеристики дифракционной решетки: дисперсия, разрешающая способность и дисперсионная область.

12. Поляризация света при отражении и преломлении. Формулы Френеля. Закон Брюртера. Закон Малюса.

13. Элементы кристаллооптики. Двойное лучепреломление. Кристаллические пластинки.

14. Интерференция поляризованных лучей. Цвета тонких кристаллических пластинок.

15. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Теория Френеля. Сахариметрия.

16. Искусственная анизотропия. Эффект Керра. Магнитное вращение плоскости поляризации.

17. Дисперсия света (нормальная и аномальная), методы исследований.

18. Поглощение света. Закон Бугера-Бера.

19. Рассеяние света.

20. Тепловое излучение. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина, Формула Планка.

21. Фотоэффект внешний и внутренний. Опыты и законы Столетова. Уравнение Эйнштейна. Красная граница. Фотон: энергия, импульс, масса.

22. Эффект Комптона (эксперимент и теория).

23. Световое давление. Опыты Лебедева.

24. Корпускулярно-волновая природа света,

25. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца. Атом водорода в боровской теории, закономерности атомных спектров.

26. Корпускулярно-волновая природа микрочастиц. Гипотеза де Бройля. Дифракция микрочастиц. Фазовая и групповая скорости волн де Бройля.

27. Принцип и соотношение неопределенностей Гайзенберга.

28. Уравнение Шредингера. Квантово-механическое описание движения микрочастиц. Волновая функция, ее свойства и физический смысл

29. Собственные значения и собственные функции. Квантовые числа, их физический смысл, правила отбора. Вырождение.

30. Задача о частице в бесконечно глубокой потенциальной яме.

31. Задача об атома водорода в квантовой механике.

32. Пространственно квантование. Эффект Зеемана (нормальный)

33. Спин. Опыт Штерна и Герлаха. Принцип Паули. Собственные механические и магнитные моменты электрона.

34. Распределение электронов в атомах. Электронные конфигурации атомов элементов главных групп.

35. Рентгеновские лучи. Тормозное и характеристическое излучения. Закон Мозли.

36. Вынужденное (индуцированное) излучение. Лазеры.

37. Строение атомного ядра. Нуклоны. Характеристика ядерных сил.

38. Энергия связи. Дефект массы.

39. Радиоактивность естественная и искусственная.

- ,

- излучения. Закон радиоактивного распада. Скорость распада, период полураспада и среднее время жизни радиоактивного изотопа. Правила смещения для радиоактивных распадов.

40. Цепная реакция деления ядер, атомный реактор, атомная бомба.

41. Термоядерная реакция; водородная бомба.

42. Законы геометрической оптики. Тонкие линзы. Оптические приборы: глаз, лупа, микроскоп, телескоп.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Вопросы к коллоквиуму

1. Уравнения Максвелла в интегральной форме и их физический смысл.

2. Качественная картина возбуждения и распространения электромагнитных волн.

3. Плоская волна. Амплитуда волны, циклическая и линейная часта, периодическая длина волны, фаза, волновое число, волновой вектор.

4. Фронт волны (волновой фронт, волновая поверхность).

5. Фазовая скорость волны, ее выражение через волновое число и частоту.

6. Уравнение Максвелла в дифференциальной форме в декартовых координатах.

7. Уравнение Максвелла для плоской волны.

8. Свойства электромагнитных волн:

а) Поперечность

б) Разность фаз напряженностей электрической и магнитного полей в бегущей волне.

в) Скорость распространения электромагнитных волн.

г) Связь между модулями напряженностей

полей в электромагнитной волне.

д)Волновое уравнение для векторов

. Его решение.

9. Энергия электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойнтинга, его физический смысл.

10. Среднее значение вектора

для плоской волны (интенсивность плоской волны)

11. Стоячая электромагнитная волна:

а) Возникновение стоячей волны.

б) Зависимость амплитуды от координаты (узлы, пучности).

в) Изменение фазы при отражении (качественно).

г) Разность фаз векторов

в стоячей волне.

д) Энергия стоячей волны (среднее значение модуля Умова-Пойнтинга для стоячей волны).

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

Вопросы к коллоквиуму

1. Понятия: световой луч, точечный источник света, параллельный пучок, параксиальные лучи, действительные и мнимые изображения. При каких условиях действительны законы лучевой оптики?

2. Принцип Ферма. Геометрическая и оптическая длина пути.

3. Законы отражения света.

4. Построение изображений в плоском зеркале,

5. Построение изображения в сферических зеркалах (выпуклом и вогнутом).

6. Абсолютный и относительный показатели преломления.

7. Законы преломления света.

8. Предельный угол полного внутреннего отражения. Явление полного внутреннего отражении. Волоконная оптика.

9. Ход луча через плоскопараллельную пластинку. Изображение в плоскопараллельной пластинке.

10. Ход луча в призме. Вывод формулы для угла отклонения луча в призме (общий случай).

11. Вывод формулы для угла наименьшего отклонения луча в призме.

12. Явление дисперсии. Изменение длины волны при переходе луча из вакуума в вещество с показателем преломления

. Мера дисперсии вещества (дисперсия, средняя дисперсия, относительная дисперсия, коэффициент дисперсии).