Рассеивание света. Поглощение света.

1. Фотометрия. Световой поток. Сила света точечного источника. Освещенность поверхности. Законы освещенности. Яркость света. Светимость. Единицы измерения фотометрических величин.

1. Волновая оптика. Двойственная природа света (корпускулярно-волновой дуализм). Квант световой энергии. Постоянная Планка. Скорость света. Свет – электромагнитная волна. Когерентность и монохроматичность световых волн.

Взаимодействие света с веществом. Показатель преломления света на основе волновой природы. Оптическая длина пути световой волны. Закон Бугера. Спектры поглощения. Коэффициент отражения и прозрачности.

Тепловое излучение и его характеристики.Излучательность (или энергетическая светимость) тела. Мощность излучения. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело.

Закон Стефана – Больцмана для излучательной способности тела.Постоянная Стефана – Больцмана. Оптическая пирометрия. Пирометр.

Фотоэффект. Виды фотоэффекта. Законы фотоэффекта. Вольт-амперная характеристика. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Фотон. Масса и импульс фотона.

Квантовая механика.

1. Строение и свойства твердых тел.

Кристаллография. Кристаллические и аморфные тела. Типы химической связи в твердых телах. Строение кристаллов. Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка. Параметры кристаллической решетки. Решетки Бравэ. Элементы симметрии кристаллов: центр симметрии, плоскость симметрии, оси симметрии.

Макро-, микро- и наноструктура материалов и методы их исследования. Оптическая микроскопия. Строение микроскопа и ход лучей в нем. Увеличение. Электронная микроскопия. Рентгеноструктурный анализ. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах. Уравнение Вульфа – Брэгга. Рентгеновская дифрактометрия. Ультразвуковая дефектоскопия. Нанокристаллы. Нанотехнологии.

Точечные дефекты в кристаллах. Вакансии. Внедрения. Атомы замещения. Диффузия в кристаллах. Самодиффузия.

Физика малых частиц. Свойства малых частиц. Размерные эффекты.

Строение и свойства полимерных материалов. Высокомолекулярные и низкомолекулярные органические вещества. Полимеры. Полимеризация.

Жидкие кристаллы. Применение жидких кристаллов.

Стекла. Строение и свойства стекол. Физические свойства стекла: оптические, механические и пр.

1. Механические свойства твердых тел. Прочность твердых тел. Предел прочности. Запас прочности. Дислокации в кристаллах. Дислокационная теория прочности. Упрочнение кристаллов. Пути повышения прочности твердых тел. Хрупкость, упругость, пластичность, твердость и др. Методы изучения механических свойств. Закон Гука.

Упругие свойства твердых тел.Физическая природа упругих свойств. Закон Гука. Упругая линейная продольная деформация. Энергия упруго деформированного тела. Продольная и поперечная деформации. Коэффициент Пуассона. Хрупкость.

Упругая деформация сдвига. Закон Гука для упругой деформации сдвига. Тангенциальное напряжение. Модуль сдвига. Потенциальная энергия упругой деформации сдвига твердых тел. Связь между модулем сдвига и модулем упругости.

Твердость. Ударная вязкость. Твердость. Методы определения твердости. Метод Бриннеля. Метод Виккерса. Метод Роквелла. Ударная вязкость. Маятниковый копер.

Пластическая деформация твердых тел. Диаграмма растяжения. Предел прочности. Предел текучести. Предел упругости. Предел пропорциональности. Петля гистерезиса при деформации твердых тел. Коэрцитивная сила. Физическая природа пластической деформации.

1. Теплоемкость твердых тел. Колебания атома кристалла. Спектр нормальных колебаний решетки кристалла. Температура Дебая. Квантовый осциллятор. Фононы. Функция распределения Бозе – Эйнштейна для фононов. Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга-Пти. Теплоемкость электронного газа в металлах.

Тепловое расширение твердых тел. Линейное и объемное тепловое расширение. Физическая природа теплового расширения твердых тел. Коэффициент линейного расширения. Связь тепловых и механических свойств твердых тел. Связь между коэффициентами линейного теплового расширения с удельной теплоемкостью и коэффициентом сжатия. Формула Грюнайзена.

Теплопроводность твердых тел. Феноменологическая теория теплопроводности. Уравнение теплопроводности твердых тел. Уравнение Фурье и примеры их решения.

1. Элементы зонной теории твердых тел. Энергетические зоны кристалла. Заполнение энергетических зон электронами: проводники, полупроводники, диэлектрики. Распределение квантовых состояний электронов внутри энергетической зоны.

Полупроводники. Собственная электронная и дырочная проводимость полупроводников. Носители электрического заряда в полупроводниках. Электроны и дырки. Эффект Холла. Энергетические зоны в полупроводниках. Зависимость электропроводности полупроводников от температуры.

Примесная проводимость полупроводников. Проводимость р- и п- типа. Доноры и акцепторы. Донорная и примесная проводимость полупроводников. Оптические квантовые генераторы. Лазеры.

Диэлектрики. Электрическое поле диполя. Электрический диполь во внешнем электрическом поле. Поляризация диэлектрика. Электрическое смещение. Диэлектрические проницаемость и восприимчивость. Сегнетоэлектрики. Домены. Петля гистерезиса. Точка Кюри.

Магнитные свойства твердых тел. Магнитное поле в магнетиках. Магнитные свойства в атомах. Магнитная проницаемость и восприимчивость. Индукция магнитного поля в веществе. Природа диамагнетизма и парамагнетизма. Ферромагнетизм. Намагничивание ферромагнетика. Петля гистерезиса. Коэрцитивная сила. Домены. Точка Кюри. Антиферромагнетики. Ферриты.

1. Строение атома. Планетарная модель строения атома. Атом водорода. Спектр атома водорода по Бору. Формула Бальмера. Постулаты Бора. Квантование энергии. Спектры поглощения и излучения. Спектральный анализ. Спектрографы и спектроскопы.

Атом водорода в квантовой механике. Уравнение Шредингера для атома водорода. Квантование энергии. Главное квантовое число. Орбитальное квантовое число. Магнитное квантовое число. Энергетические уровни и подуровни на основании квантовых чисел.

Спин электрона. Опыт Штерна – Герлаха. Спин электрона. Квантование собственного механического момента электрона. Спиновое квантовое число. Магнитное спиновое квантовое число.

Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Энергетические уровни и подуровни электронов в атоме. Периодическая таблица химических элементов. Распределение электронов в атоме.

Лазеры – оптический и квантовый генератор. Принцип работы лазера. Свойства лазерного излучения.

1. Элементы атомной и ядерной физики.Строение и свойства атомного ядра. Нуклоны (протоны и нейтроны). Заряд атомного ядра. Масса протона. Масса нейтрона. Массовое число. Изотопы, изобары, изотоны.

Энергия связи и масса ядра. Дефект масс.

Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения α-, β-, γ- лучи и их характеристики. Закон радиоактивного распада. Постоянная радиоактивного распада. Период полураспада. Среднее время жизни радиоактивных ядер. Активность. Единицы измерения активности.

Методы наблюдения и регистрации излучения и частиц.Сцинтилляционный метод. Счетчик Гейгера. Импульсно-ионизационная камера. Камера Вильсона. Пузырьковая камера.

Реакция деления ядра. Привести примеры. Цепная реакция деления ядра. Понятие критической массы и критического расстояния. Скорость цепной реакции. Управляемые и неуправляемые цепные реакции. Ядерная энергетика. Реакторы, атомные электростанции, двигатели.

Реакции синтеза атомных ядер. Термоядерная реакция. Реакции синтеза легких ядер. Примеры реакции синтеза. Термоядерные реакции, происходящие на Солнце. Водородная бомба. Проблемы сдерживания и управления термоядерных реакций.