Электричество и магнетизм

Электростатика. Электрическое поле. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Линии напряженности. Принцип суперпозиции. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса. Поле бесконечной заряженной плоскости и заряженной сферы.

Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Работа по перемещению заряда в поле точечного заряда. Циркуляция вектора напряженности. Потенциал электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности. Градиент потенциала, его физический смысл, его связь с напряженностью.

Электрический диполь. Сила, действующая на диполь. Потенциал поля, создаваемого электрическим диполем. Понятие мультиполя.

4.2. Диэлектрики и проводники в электрическом поле. Диэлектрики. Поляризации диэлектриков. Перенос заряда в диэлектриках. Избыточный связанный заряд. Поток вектора поляризации. Поверхностная плотность заряда диэлектрика. Вектор электрической индукции. Диэлектрическая проницаемость. Электрическое поле внутри диэлектрической пластины. Силы, действующие на заряд в диэлектриках. Пьезоэффект.

Проводники. Условие равновесия заряда на проводниках. Напряженность поля на поверхности проводника. Электроемкость. Плоский конденсатор. Соединение конденсаторов.

Энергия системы зарядов. Энергия электрического поля.

4.3. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Закон Ома в дифференциальной форме. Сопротивление, его зависимость от температуры. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

Элементы зонной теории. Понятие энергетических уровней. Классификация твердых тел по их электропроводности на основе зонной теории. Уровень Ферми. Полупроводники, их собственная и примесная проводимость. Контактная разность потенциалов. Термоэдс.

Ток в электролитах. Ток в газах. Токовый диполь. Физические основы кардиографии.

4.4. Магнитостатика.Магнитное поле. Электромагнитное поле. Индукция магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Теоремы о потоке и циркуляции вектора магнитной индукции. Магнитное поле прямого и кругового тока. Магнитный момент. Поле бесконечного соленоида и тора. Взаимодействие двух элементов тока. Контур с током в магнитном поле.

Сила Лоренца. Действие магнитного и электрического поля на движущийся заряд.

4.5. Магнетики.Магнитное поле в веществе. Вектор намагниченности и его циркуляция. Напряжённость магнитного поля. Магнитная восприимчивость и проницаемость. Диамагнетизм. Парамагнетизм. Ферромагнетизм (кривая намагничивания, гистерезис, точка Кюри, домены).

4.6. Электромагнитная индукция.Закон Фарадея. Правило Ленца. ЭДС индукции. Самоиндукция. Индуктивность. Взаимоиндукция. Индукция длинного соленоида. Энергия магнитного поля.

Переменный ток. Квазистационарные токи. Получение переменного синусоидального тока. Основное уравнение для последовательной цепи квазистационарного тока. Закон Ома для цепей переменного тока с R, L и С. Метод векторных диаграмм. Мощность в цепи переменного тока.

4.7.Электрические колебания.Колебательный контур. Дифференциальное уравнение колебательного контура. Собственные свободные колебания. Затухающие колебания. Декремент затухания. Вынужденные колебания. Резонанс тока и напряжения. Добротность контура.

4.8. Электромагнитное поле.Основные положения теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Свободные электромагнитные волны. Излучение электрического диполя.

Шкала электромагнитных волн.

Оптика

5.1. Основные понятия оптики.Световой поток. Фотометрические величины и их единицы (сила света, освещенность, яркость).Основные законы оптики. Отражение и преломление света. Развитие представлений о природе света. Скорость света. Принцип Ферма.

5.2. Геометрическая оптика.Основные понятия и определения. Центрированная оптическая система. Сложение оптических систем. Преломление на сферической поверхности. Линза. Погрешности оптических систем. Лупа. Микроскоп. Глаз. Оптическая система глаза.

5.3. Интерференция света.Когерентные источники света. Временная и пространственная когерентность. Оптическая разность хода. Интерференция света от двух когерентных источников и способы её осуществления. Интерференция в тонких пластинках. Полосы равной толщины и равного наклона. Кольца Ньютона. Использование явления интерференции (просветление оптики, интерферометры).

5.4. Дифракция света.Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Векторные диаграммы. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Разрешающая способность линзы и микроскопа. Разрешающая способность глаза.

Дифракция Фраунгофера на щели. Векторные диаграммы. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки.

Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах. Формула Вульфа-Брэгга.

Элементы голографии. Голограмма плоской волны. Голограмма точки.

5.5. Поляризация света.Естественный и поляризованный свет. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Степень поляризации.

Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Построение Гюйгенса для одноосных кристаллов. Круговая и эллиптическая поляризация. Вращение плоскости поляризации. Поляризационные приспособления.

5.6. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Дисперсия света. Элементарная теория дисперсии. Групповая скорость. Поглощение света. Рассеяние света.

5.7.Тепловое излучение.Равновесное излучение. Закон Кирхгофа. Зависимость испускательной способности абсолютно черного тела от длины волны. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Закон Рэлея-Джинса. Формула Планка. Излучение Солнца.