Конденсированное состояние
Строение кристаллов. Исследование кристаллических структур методами рентгене-, электроно-, нейтронографии. Точечные дефекты в кристаллах: вакансии, примеси внедрения, примеси замещения. Краевые и винтовые дислокации. Дислокация и пластичность.
Акустические и оптические колебания кристаллической решетки. Экспериментальное исследование колебательного спектра: звук, поглощение инфракрасного излучения в ионных кристаллах, комбинационное рассеяние, неупругое рассеяние нейтронов.
Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах. Решеточная теплопроводность. О квазиимпульсе фонона. Процессы переброса. Размерный эффект в теплопроводности кристаллов. Эффект Мессбауэра и его применение.
Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный ферми-газ в металле. Носители тока как квазичастицы. Электронная теплоемкость. Элементы зонной теории кристаллов. Зонная структура энергетического спектра электронов. Уровень Ферми. Поверхность Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон; металлы, диэлектрики, полупроводники. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники.
Явление сверхпроводимости. Термодинамика сверхпроводников. Куперовское спаривание как необходимое условие сверхпроводимости. Кулоновское отталкивание и фононное притяжение. Поверхностная энергия на границе между нормальной и сверхпроводящей фазами. Сверхпроводники первого и второго рода. Роль примесей. Высокотемпературная сверхпроводимость. Захват и квантование магнитного потока. Туннельный контакт. Эффект Джозефсона и его применение.
Магнетики. Пара-, диа-, ферро- и антиферромагнетики. Теория ферромагнетизма. Обменное происхождение молекулярного поля. Доменная структура. Техническая кривая намагничивания. Теория молекулярного поля антиферромагнетиков. Ферриты.
Жидкие кристаллы
Типы жидких кристаллов: нематики, холестирки, смектики. Примеры жидких кристаллов. Фазовые диаграммы. Упругие свойства нематиков. Поведение в электрическом и магнитном полях.
Вещество в экстремальных условиях
Вещество при сверхвысоких температурах и сверхвысоких плотностях. Металлический водород. Уравнение состояния вещества при больших плотностях. Карликовые белые звезды. Нейтронное состояние вещества. Пульсары. Вещество в сверхсильных электромагнитных полях.
СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА
Вещество и поле. Атомно-молекулярное строение вещества. Атомное ядро. Кварки. Элементарные частицы, лептоны, адроны. Взаимопревращения частиц. Сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействия. Иерархия взаимодействий. О единых теориях материи. Физическая картина мира как философская категория.
ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ
МЕХАНИКА
1. Мгновенная скорость
,
где 
– радиус-вектор материальной точки, t – время, s – расстояние вдоль траектории движения, 
– единичный вектор, касательный к траектории.
2. Проекция вектора скорости на ось х
.
3. Средняя путевая скорость
.
4. Мгновенное ускорение
.
5. Тангенциальное ускорение
.
6. Нормальное ускорение
.
7. Полное ускорение
,
,
где R – радиус кривизны траектории, n – единичный вектор главной нормали.
8. Угловая скорость
где φ – угловое перемещение.
9. Угловое ускорение
.
10. Связь между линейными и угловыми величинами
, 
, 
.
11. Импульс (количество движения) материальной точки
,
где m – масса материальной точки.
12. Основное уравнение динамики материальной точки (второй закон Ньютона)
.
13. Силы, рассматриваемые в механике:
а) сила упругости
,
где k – коэффициент упругости (в случае пружины - жесткость), х – абсолютная деформация;
б) сила тяжести
;
в) сила гравитационного взаимодействия
,
где G – гравитационная постоянная; 
и 
- массы взаимодействующих тел; r – расстояние между телами (тела рассматриваются как материальные точки).
г) сила трения (скольжения)
,
где f – коэффициент трения; N – сила нормального давления.
14. Закон сохранения импульса для изолированной системы
.
15. Работа силы
.
16. Мощность
.
17. Кинетическая энергия тела, движущегося поступательно,
или 
.
18. Потенциальная энергия:
а) упругодеформированной пружины
,
где k – коэффициент упругости (в случае пружины - жесткость), х – абсолютная деформация;
б) гравитационного взаимодействия
,
где G – гравитационная постоянная; 
и - массы взаимодействующих тел; r – расстояние между телами (тела рассматриваются как материальные точки).
в) тела, находящегося в однородном поле силы тяжести
,
где g – ускорение свободного падения, h – высота тела над уровнем, принятым за нулевой (формула справедлива при условии h « R, где R – радиус Земли).
19. Закон сохранения механической энергии
.
20. Работа А, совершаемая результирующей силой, определяется как мера изменения кинетической энергии материальной точки:
.
21. Момент инерции материальной точки
,
где r – расстояние от оси вращения;
22. Моменты инерции некоторых тел массой m относительно оси, проходящей через центр масс:
а) тонкостенного цилиндра (кольца) радиуса R, если ось вращения совпадает с осью цилиндра
;
б) сплошного цилиндра (диска) радиуса R, если ось вращения совпадает с осью цилиндра
;
в) шара радиуса R
;
г) тонкого стержня длиной l, если ось вращения перпендикулярна стержню
.
23. Момент инерции тела массой m относительно произвольной оси (теорема Штейнера)
,
где 
– момент инерции относительно параллельной оси, проходящей через центр масс, d – расстояние между осями.
24. Момент силы
,
где r – радиус-вектор точки приложения силы.
25. Момент импульса
.
26. Основное уравнение динамики вращательного движения
.
27. Закон сохранения момента импульса для изолированной системы
.
28. Работа при вращательно движении
.
29. Кинетическая энергия вращающегося тела
.
30. Кинематическое уравнение гармонических колебаний материальной точки
,
где х – смещение; А – амплитуда колебаний, 
– угловая или циклическая частота; 
– начальная фаза.
31. Скорость и ускорение материальной точки, совершающей гармонические колебания:
, 
.
32. Период колебаний маятников:
а) пружинного
;
б) математического
;
в) физического
,
где m – масса маятника, k – жесткость пружины, J – момент инерции маятника, g – ускорение свободного падения, l – расстояние от точки подвеса до центра масс.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.
ТЕРМОДИНАМИКА
1. Количество вещества
,
где N – число молекул, NA – постоянная Авогадро, m – масса вещества, M – молярная масса.
2. Уравнение Клапейрона-Менделеева
,
где р – давление газа, V – его объем, R – молярная газовая постоянная, Т – термодинамическая температура.
3. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
,
где 
– концентрация молекул, 
– средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы; 
– масса молекулы, 
– средняя квадратичная скорость.
4. Средняя энергия молекулы
,
где i – число степеней свободы, k – постоянная Больцмана.
5. Внутренняя энергия идеального газа
.
6. Скорости молекул:
а) средняя квадратичная
;
б) средняя арифметическая
.
в) наиболее вероятная
.
7. Первое начало термодинамики
,
где Q – теплота сообщенная системе (газу); 
– изменение внутренней энергии системы; А – работа, совершенная системой против внешних сил.
8. Работа расширения газа:
а) в общем случае
;
б) при изобарном процессе
;
в) при изотермическом процессе
;
г) при адиабатическом процессе
,
где 
– показатель адиабаты.
ЭЛЕКТРОСТАТИКА.