Рейтинговая система контроля освоения дисциплины
ЛИТЕРАТУРА
Основная литература
1. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы/И.Е.Иродов. - 6-е изд.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.- 319 с.: ил.
2. Савельев И.В. Курс общей физики: В 5-и кн.: Кн.2: Электричество и магнетизм: Учеб. пособие для втузов/И.В.Савельев.-М.:ООО"Издательство Астрель": ООО"Издательство АСТ", 2003. - 336 с.: ил.
3. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы / И.Е.Иродов – 4-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 263 с.: ил
4. Савельев И.В. Курс общей физики: В 5-и кн.: Кн.4:Волны. Оптика: Учеб. пособие для втузов/И.В.Савельев.-М.:ООО"Издательство Астрель": ООО"Издательство АСТ", 2003. - 256 с.: ил.
5. Литвинов О.С., Горелик В.С. Электромагнитные волны и оптика: Учеб. пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. - 448 с. ил. (Физика в техническом университете/ Под ред. Л.К. Мартинсона, А.Н. Морозова)
6. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – М.: БИНОМ, 1998. – 448 с.
Дополнительная литература
7. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001. – 640 с.
Кафедральные издания и методические материалы
При подготовке к текущей лабораторной работе, в соответствии с планом-графиком проведения физического практикума, студенты используют методические указания к лабораторной работе, изданные издательством МГТУ им. Н.Э. Баумана; при выполнении домашних заданий студенты используют методические указания кафедральной разработки, которые имеются также в электронном виде на сайте кафедры http://fn.bmstu.ru/phys.
Электронные ресурсы(с указанием названия и полного электронного адреса)
8. Дистанционное образование по естественно-научным дисциплинам:http://fn.bmstu.ru/phys
9. Лукин К.Б. Электронный курс лекций по физике для группы УЦ1, 2, 8. Труды кафедры "Реабилитация инвалидов" (ГУИМЦ) 2012 г.; 489 стр.; 44,6 МB; выдаётся студентам УЦ1, 2, 8 в начале каждого семестра на электронном носители информации (компакт-диск, флеш-карта).
Модуль1: «Электростатика. Электрический постоянный ток. Постоянное магнитное поле в вакууме и в веществе»
Электростатика
Лекция 1. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции и его применение к расчету поля системы неподвижных зарядов. Теорема Гаусса для электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Применение теоремы Гаусса для расчета электростатического поля в вакууме бесконечной однородно заряженной плоскости, двух разноименно заряженных плоскостей, бесконечного заряженного цилиндра, заряженной сферической поверхности и объемно-заряженного шара. Л-1, §§ 1.1 - 1.4 Л-2, §§ 1.1 - 1.5, 1.11 - 1.14 Л-9, лекция 1 Лекция 2. Работа электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов при перемещении пробного заряда. Циркуляция вектора напряженности в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов. Связь напряжённости и потенциала в электростатическом поле в дифференциальном и интегральном видах. Эквипотенциальные поверхности электростатического поля. Уравнение Пуассона для расчёта электростатического поля. Электрический диполь в электростатическом поле. Л-1, §§ 1.5 - 1.7
Л-2, §§ 1.6 -1.9
Л-9, лекция 2
Лекция 3. Поляризация диэлектриков в электростатическом поле. Свободные, поляризационные заряды в диэлектрике. Связь поляризованности диэлектрика в электростатическом поле с плотностью связанных зарядов. Теорема Гаусса в интегральной и в дифференциальной формах для вектора поляризованности диэлектрика, находящемся в электростатическом поле. Вектор электрического смещения в диэлектрике. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике в дифференциальной и интегральной формах. Тангенциальные и нормальные составляющие вектора электрического смещения и напряжённости электрического поля на границе раздела диэлектриков. Л-1, §§ 3.1 - 3.6
Л-2, §§ 2.1 - 2.7
Л-9, лекция 3
Лекция 4. Электростатическое поле вблизи поверхности проводника и индуцированный заряд на нём. Заряд проводника и связанный заряд на поверхности диэлектрика, окружающего проводник. Силы, действующие на поверхность заряженного проводника. Электроемкость уединённой проводящей сферической поверхности. Емкость плоского, коаксиального и сферического конденсаторов. Энергия взаимодействия системы точечных зарядов. Собственная и полная энергия заряженных проводников. Электрическая энергия плоского конденсатора. Энергия электростатического поля. Работа электростатического поля при поляризации диэлектрика. Электростатические генераторы электрической энергии. Л-1, §§ 2.1, 2.2, 2.6, 4.1 - 4.5
Л-2, §§ 3.1 - 3.4, 4.1 - 4.3
Л-9, лекция 4
Электрический постоянный ток
Лекция 5. Электрический ток. Природа носителей тока в металлах. Элементарная классическая теория проводимости металлов. Уравнение непрерывности электрического тока в интегральном и дифференциальном видах в средах, в которых присутствуют и отсутствуют свободные заряды. Законы Ома для однородного и неоднородного участков цепи в интегральном и дифференциальном видах. Разветвлённые цепи постоянного электрического тока: первое и второе правила Кирхгофа. Мощность и удельная мощность постоянного электрического тока. Закон Джоуля - Ленцав интегральном и дифференциальном видах в цепи постоянного электрического тока. Переходные процессы при разрядке и зарядке конденсаторов в цепи постоянного электрического тока. Л-1, §§ 5.1 - 5.6
Л-2, §§ 5.1 - 5.8, 11.1, 11.2
Л-9, лекция 5
Постоянное магнитное поле в вакууме и в веществе
Лекция 6. Вектор индукции магнитного поля. Закон Био-Савара- Лапласа в вакууме для малого элемента проводника с электрическим постоянным током и движущейся с постоянным вектором скорости электрически заряженной частицы. Принцип суперпозиции магнитных полей и его применение к расчету в вакууме поля прямого и кругового постоянного тока. Магнитный поток вектораиндукции магнитного поля. Знак и величина магнитного потока. Теорема Гаусса для вектора индукции магнитного поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Расчет магнитного поля соленоида и тороида с постоянным током в вакууме. Закон Ампера. Магнитный момент контура с постоянным током. Вращающий момент, действующий на контур с постоянным током в магнитном поле. Сила, действующая на контур с постоянным током в неоднородном магнитном поле. Л-1, §§ 6.1 - 6.5
Л-2, §§ 6.1 - 6.3, 6.11 - 6.12
Л-9, лекция 6 Лекция 7. Работа при перемещении проводника и контура с постоянным током в магнитном поле. Намагниченность вещества. Связь молекулярных токов в магнетике с намагниченностью в интегральном и дифференциальном видах. Вектор напряженности магнитного поля и его связь с векторами индукции и намагниченности. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Нормальные и тангенциальные составляющие вектора напряжённости и индукции магнитного поля на границе раздела магнетиков. Физическая природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетики. Магнитострикция. Л-1, §§ 6.6 - 6.8, 7.1 - 7.6
Л-2, §§ 6.6, 6.7 - 610, 7.1 - 7.5
Л-9, лекция 7
Модуль2: "Переменные электрические и магнитные поля. Уравнения Максвелла. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях","Электромагнитные волны", "Волновые свойства света"
Переменные электрические и магнитные поля. Уравнения Максвелла. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях
Лекция 8. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Индуктивность контура с током. Электродвижущая сила самоиндукции. Взаимная индуктивность и теорема взаимности связанных контуров с током. Взаимная индуктивность согласного и встречного включения связанных контуров с током. Вихревые токи. Энергия магнитного поля проводника с током. Плотность энергии и энергия магнитного поля. Магнитострикция. Магнитная энергия двух связанных контуров с токами при их согласном и встречном включениях. Энергия и силы в магнитном поле. Магнитное давление. Л-1, §§ 9.1 - 9.7
Л-2, §§ 8.1 - 8.8
Л-9, лекция 8 Лекция 9. Основные положения электромагнитной теории Максвелла. Вихревое электрическое поле в интегральном и дифференциальном видах.Ток смещения в цепи с изменяющимся во времени электрическим полем. Закон полного тока в дифференциальном и интегральном видах. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной формах. Л-1, §§ 10.1 - 10.5
Л-2, §§ 9.1 -9. 3
Л-9, лекция 9
Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях
Лекция 10. Сила Лоренца. Движение заряженной нерелятивистскойи релятивистской частицы в однородном магнитном поле. Отклонение движущихся заряженных частиц электрическими и магнитными полями. Ускорение заряженных частиц. Эффект Холла. Определение удельного заряда нерелятивистскогои релятивистского электрона. Определение удельного заряда ионов. Масс - спектрографы. Ускорители заряженных частиц. Циклотрон. Масс - спектрографы. Ускорители заряженных частиц. Циклотрон. Синхрофазотрон. Л-2, §§ 10.1 - 10.5
Л-9, лекция 10
Электромагнитные волны. Излучение
Лекция 11. Электромагнитное поле. Инвариантность заряда и теоремы Гаусса в выбранной инерциальной системе отсчёта. Законы преобразования векторов Eнапряжённости электрического и Bиндукции магнитного полей в различных инерциальных системах отсчёта. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Скорость распространения электромагнитных волн. Волновое уравнения плоской электромагнитной волны, его решение. Вектор Пойнтинга. Теорема Пойнтинга для плоской электромагнитнойволны. Л-3, §§1.1
Л-4, §§2.1, 2.2
Л-5, §§2.1, 2.2
Л-9, лекция 11
Лекция 12. Энергия и импульс плоской электромагнитной волны. Волновой характер электромагнитного поля движущегося заряда. Определение электромагнитного поля колеблющегося точечного заряда. Дипольный излучатель Герца. Интенсивность излучения диполя Герца. Средняя мощность электромагнитной волны, излучаемой движущимся с ускорением и колеблющимся точечным зарядом. Явления отражения и прохождения электромагнитных волн на плоской границе раздела двух сред. Закон Снеллиуса. Скин - эффект для плоской электромагнитной волны. Л-3, §§1.2, 2.2 - 2.5, 3.4
Л-4, §§2.4, 2.5, 2.7
Л-5, §§2.4 - 2.6
Л-9, лекция 12
Волновые свойства света
Лекция 13. Шкала электромагнитного излучения. Уравнение синусоидальной бегущей плоской и сферической световых волн в непоглощающей среде: амплитуда, длина волны, фазовая скорость. Интенсивность синусоидальной бегущей плоской и сферической световых волн в непоглощающей среде. Сложение синусоидальных бегущих плоских некогерентных и когерентных световых волн в непоглощающей среде. Расчет интерференционной картины от одного источника разделением световых волн на две части. Расчет интерференционной картины с двумя когерентными источниками цилиндрическихсветовых волн. Пространственно-временная когерентность световых волн: длина, время и ширина когерентности световых волн. Интерференция световых волн в тонких пленках. Интерференционная картина от световых волн равного наклона и с кольцами равной толщины или кольцами Ньютона. Применение интерференции световых волн, интерферометр Майкельсона. Многолучевая интерференция световых волн: интерферометр Фабри - Перо.
Л-3, §§4.1 - 4.5
Л-4, §§4.1 - 4.6
Л-5, §§4.1 - 4.6
Л-9, лекция 13
Лекция 14. Дифракция световых волн: принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция световых волн: метод зон Френеля. Дифракция световых волн: радиус зон Френеля. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от круглого диска: пятно Пуассона. Графический метод расчёта дифракции световых волн от круглого отверстия с помощью спирали Френеля. Графический метод расчёта дифракции световых волн от круглого диска с помощью спирали Френеля. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от зонной пластинки. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от пластинки Вуда. Графический метод расчёта дифракции Френеля световых волн от полуплоскости с помощью спирали Корню.Графический метод расчёта дифракции Френеля световых волн от щели в плоскости с помощью спирали Корню. Дифракция Фраунгофера световых волн от круглого отверстия. Дифракция Фраунгофера световых волн от щели в плоскости. Предельный переход от волновой оптики к геометрической.
Л-3, §§5.1 - 5.4
Л-4, §§5.1 - 5.6
Л-5, §§5.1 - 5.5
Л-9, лекция 14
Лекция 15. Формирование дифракционной картины при нормальном падении плоской монохроматической проходящей световой волны на дифракционную решётку. Формирование дифракционной картины при наклонном падении плоской монохроматической проходящей световой волны на дифракционную решётку. Формирование дифракционной картины при наклонном падении плоской монохроматической световой волны на отражательную дифракционную решётку. Спектральные характеристики дифракционных решеток: угловая и линейная дисперсия. Угловая ширина главного дифракционного максимума нулевого порядка плоской монохроматической световой волны. Разрешающая способность дифракционной решёткипо критерию Релея. Дифракция рентгеновских лучей на линейных цепочках структурных элементов. Формулы Лауэ. Понятие о рентгеноструктурном анализе.
Л-3, §§5.5, 5.6
Л-4, §§5.7 - 5.9
Л-5, §§5.6 - 5.8
Л-9, лекция 15
Лекция 16. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Интенсивность поляризованной световой волны на выходе анализатора от падающего на него неполяризованного света. Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Закон Брюстера. Поляризация света при падении неполяризованной световой волны на оптически анизотропный кристалл. Сдвиг фаз между обыкновенной и необыкновенной световыми волнами при двойном лучепреломлении. Поляризация световых волн с помощью поляроида. Интерференция поляризованного света.
Л-3, §§8.1 - 8.4, 6.1 - 6.4
Л-4, §§6.1 - 6.7, 5.10
Л-5, §§6.1 - 6.8, 5.9, 8.1 - 8.4
Л-9, лекция 16
Лекция 17. Голография. Опорная и предметная световые волны. Запись и воспроизведение голограммы. Применение голографии. Оптика движущихся сред: опыты Физо, Майкельсона, эффект Доплера. Дисперсия при распространении световых волн в веществе. Классическая теория дисперсии при распространении световых волн в веществе. Л-3, §§ 6.1 - 6.4
Л-4, § 5.10
Л-5, §§ 8.1 - 8.4
Л-9, лекция 17
Практические занятия - 34 часа
Модуль1: «Электростатика. Электрический постоянный ток. Постоянное магнитное поле в вакууме и в веществе»
Занятие 1. Принцип суперпозиции и теорема Гаусса в расчётах поля системы неподвижных зарядов в вакууме.
Ауд.: Л-6 №№ 2.08, 2.21, 2.36, 2.38, 2.45, 2.54, 2.56, 2.57
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 2.05, 2.33, 2.53, 2.58; индивидуально две задачи Л-6 №№ 2.1 - 2.57.
Занятие 2. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля
Ауд.: Л-6, задачи №№ 2.79, 2.94, 2.99, 2.106, 2.137, 2.147, 2.151, 2.154
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 2.84, 2.105, 2.138, 2.150, 2.153;индивидуально две задачи
Л-6 №№ 2.59 - 2.152.
Занятие 3. Уравнение непрерывности электрического тока. Разветвлённые цепи, переходные процессы при разрядке и зарядке конденсатора в цепи постоянного электрического тока.
Ауд.: Л-6, задачи №№ 2.160, 2.164, 2.169, 2.176, 2.184, 2.193, 2.204, 2.212
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 2.158, 2.166, 2.174, 2.177, 2.185, 2.217; индивидуально две задачи №№ 2.155 - 2.216.
Занятие 4. Принцип суперпозиции, теоремы Гаусса и о циркуляции вектора индукции для расчета магнитного поля проводников с постоянным электрическим током.
Ауд.: Л-6, задачи №№ 2.240, 2.244, 2.254, 2.266, 2.281, 2.294, 2.297, 2.303
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 2.234, 2.250, 2.282, 2.292, 2.295, 2.308; индивидуально две задачи Л-6 №№ 2.225- 2.313.
Модуль2: "Переменные электрические и магнитные поля. Уравнения Максвелла. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях","Электромагнитные волны", "Волновые свойства света"
Занятие 5.Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля. Уравнения Максвелла.
Ауд.: Л-6, задачи №№ 2.319, 2.323, 2.336, 2.348, 2.362, 2.383, 2.389, 2.398
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 2.334, 2.347, 2.377, 2.378, 2.382, 2.385, 2.392;индивидуально две задачи Л-6 №№ 2.314 -2.404.
Занятие 6. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Электромагнитные волны. Излучение.
Ауд.: Л-6, задачи №№ 2.411, 2.419, 2. 423, 2.438, 3.243, 3.249, 3.255, 3.269, 3.273
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 2.416, 2.417, 2.430, 3.238, 3.244, 3.245, 3.246, 3.248, №3.251, 3.252, 3.256, 3.267, 3.268, 3.270; индивидуально 1 - на задачаиз Л-6 №№ 2.405 - 2.438, 1 - на задачаиз №№ 3.232 - 3.272
Занятие 7. Интерференция, дифракция света Ауд.: Л-6, задачи №№ 4.80, 4.92, 4.96, 4.103, 4.114, 4.116, 4.130, 4.132
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 4.79, 4.81, 4.83, 4.88, 4.95, 4.98, 4.104, 4.112, 4.117, 4.133; индивидуально две задачи Л-6 №№ 4.71 - 4.136.
Занятие 8. Дифракционная решётка, поляризация света
Ауд.: Л-6, задачи №№ 4.139, 4.144, 4.157, 4.158, 4.186, 4.193, 4.195, 4.196
Дома: тематические задачи Л-6 №№ 4.138, 4.142, 4.183, 4.192; Л-7 №31.28,
индивидуально две задачи Л-6, 1 - на задачаиз №№ 4.137 - 4.158, 1 - на задачаиз №№ 4.177 - 4.197.
Предлагаемые номера задач надо рассматривать как рекомендуемые.
После каждого четырёхчасового семинара группе выдаются номера трёх тематических задач, общих для всех студентов этой группы, а также выдаются номера двух задач, которые студенты выполняют индивидуально.
Таким образом, для выполнения задания по прошедшему семинару у каждого студента в общей тетради к началу следующего семинара должно быть оформлено решение пяти задач: трёх тематических и двух индивидуальных.
Лабораторные работы - 34 часа
В течение семестра один раз в две недели студенты выполняют 6-ть четырёхчасовых лабораторных работ. При подготовке к лабораторной работе студенты в общей тетради делают конспект методических указаний с выполнением всех требований, которые указаны в этих методических указаниях. Преподаватель допускает студента к выполнению плановой лабораторной работе, если его конспект отвечает всем требованиям по подготовке к этой лабораторной работе.
Занятие 1. Лабораторная работа №1.
Занятие 2. Лабораторная работа №2.
Занятие 3. Лабораторная работа №3.
Занятие4 . Первый рубежный контроль(РК1).
Занятие 5. Лабораторная работа №4.
Занятие 6. Лабораторная работа №5.
Занятие 7. Лабораторная работа №6.
Занятие 8. Второй рубежный контроль(РК2).
Вопросы для подготовки к РК1
Электростатика
Лекция 1. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции и его применение к расчету поля системы неподвижных зарядов. Теорема Гаусса для электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Применение теоремы Гаусса для расчета электростатического поля в вакууме бесконечной однородно заряженной плоскости, двух разноименно заряженных плоскостей, бесконечного заряженного цилиндра, заряженной сферической поверхности и объемно-заряженного шара. Лекция 2. Работа электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов при перемещении пробного заряда. Циркуляция вектора напряженности в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов. Связь напряжённости и потенциала в электростатическом поле в дифференциальном и интегральном видах. Эквипотенциальные поверхности электростатического поля. Уравнение Пуассона для расчёта электростатического поля. Электрический диполь в электростатическом поле.
Лекция 3. Поляризация диэлектриков в электростатическом поле. Свободные, поляризационные заряды в диэлектрике. Связь поляризованности диэлектрика в электростатическом поле с плотностью связанных зарядов. Теорема Гаусса в интегральной и в дифференциальной формах для вектора поляризованности диэлектрика, находящемся в электростатическом поле. Вектор электрического смещения в диэлектрике. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике в дифференциальной и интегральной формах. Тангенциальные и нормальные составляющие вектора электрического смещения и напряжённости электрического поля на границе раздела диэлектриков. Лекция 4. Электростатическое поле вблизи поверхности проводника и индуцированный заряд на нём. Заряд проводника и связанный заряд на поверхности диэлектрика, окружающего проводник. Силы, действующие на поверхность заряженного проводника. Электроемкость уединённой проводящей сферической поверхности. Емкость плоского, коаксиального и сферического конденсаторов. Энергия взаимодействия системы точечных зарядов. Собственная и полная энергия заряженных проводников. Электрическая энергия плоского конденсатора. Энергия электростатического поля. Работа электростатического поля при поляризации диэлектрика. Электростатические генераторы электрической энергии.
Электрический постоянный ток
Лекция 5. Электрический ток. Природа носителей тока в металлах. Элементарная классическая теория проводимости металлов. Уравнение непрерывности электрического тока в интегральном и дифференциальном видах в средах, в которых присутствуют и отсутствуют свободные заряды. Законы Ома для однородного и неоднородного участков цепи в интегральном и дифференциальном видах. Разветвлённые цепи постоянного электрического тока: первое и второе правила Кирхгофа. Мощность и удельная мощность постоянного электрического тока. Закон Джоуля - Ленцав интегральном и дифференциальном видах в цепи постоянного электрического тока. Переходные процессы при разрядке и зарядке конденсаторов в цепи постоянного электрического тока.
Постоянное магнитное поле в вакууме и в веществе
Лекция 6. Вектор индукции магнитного поля. Закон Био-Савара- Лапласа в вакууме для малого элемента проводника с электрическим постоянным током и движущейся с постоянным вектором скорости электрически заряженной частицы. Принцип суперпозиции магнитных полей и его применение к расчету в вакууме поля прямого и кругового постоянного тока. Магнитный поток вектораиндукции магнитного поля. Знак и величина магнитного потока. Теорема Гаусса для вектора индукции магнитного поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Расчет магнитного поля соленоида и тороида с постоянным током в вакууме. Закон Ампера. Магнитный момент контура с постоянным током. Вращающий момент, действующий на контур с постоянным током в магнитном поле. Сила, действующая на контур с постоянным током в неоднородном магнитном поле. Лекция 7. Работа при перемещении проводника и контура с постоянным током в магнитном поле. Намагниченность вещества. Связь молекулярных токов в магнетике с намагниченностью в интегральном и дифференциальном видах. Вектор напряженности магнитного поля и его связь с векторами индукции и намагниченности. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Нормальные и тангенциальные составляющие вектора напряжённости и индукции магнитного поля на границе раздела магнетиков. Физическая природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетики. Магнитострикция.
Вопросы для подготовки к РК2
Переменные электрические и магнитные поля. Уравнения Максвелла. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях
Лекция 8. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Индуктивность контура с током. Электродвижущая сила самоиндукции. Взаимная индуктивность и теорема взаимности связанных контуров с током. Взаимная индуктивность согласного и встречного включения связанных контуров с током. Вихревые токи. Энергия магнитного поля проводника с током. Плотность энергии и энергия магнитного поля. Магнитострикция. Магнитная энергия двух связанных контуров с токами при их согласном и встречном включениях. Энергия и силы в магнитном поле. Магнитное давление. Лекция 9. Основные положения электромагнитной теории Максвелла. Вихревое электрическое поле в интегральном и дифференциальном видах.Ток смещения в цепи с изменяющимся во времени электрическим полем. Закон полного тока в дифференциальном и интегральном видах. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной формах.
Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях
Лекция 10. Сила Лоренца. Движение заряженной нерелятивистскойи релятивистской частицы в однородном магнитном поле. Отклонение движущихся заряженных частиц электрическими и магнитными полями. Ускорение заряженных частиц. Эффект Холла. Определение удельного заряда нерелятивистскогои релятивистского электрона. Определение удельного заряда ионов. Масс - спектрографы. Ускорители заряженных частиц. Циклотрон. Масс - спектрографы. Ускорители заряженных частиц. Циклотрон. Синхрофазотрон.
Электромагнитные волны. Излучение
Лекция 11. Электромагнитное поле. Инвариантность заряда и теоремы Гаусса в выбранной инерциальной системе отсчёта. Законы преобразования векторов Eнапряжённости электрического и Bиндукции магнитного полей в различных инерциальных системах отсчёта. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Скорость распространения электромагнитных волн. Волновое уравнения плоской электромагнитной волны, его решение. Вектор Пойнтинга. Теорема Пойнтинга для плоской электромагнитнойволны. Лекция 12. Энергия и импульс плоской электромагнитной волны. Волновой характер электромагнитного поля движущегося заряда. Определение электромагнитного поля колеблющегося точечного заряда. Дипольный излучатель Герца. Интенсивность излучения диполя Герца. Средняя мощность электромагнитной волны, излучаемой движущимся с ускорением и колеблющимся точечным зарядом. Явления отражения и прохождения электромагнитных волн на плоской границе раздела двух сред. Закон Снеллиуса. Скин - эффект для плоской электромагнитной волны.
Волновые свойства света
Лекция 13. Шкала электромагнитного излучения. Уравнение синусоидальной бегущей плоской и сферической световых волн в непоглощающей среде: амплитуда, длина волны, фазовая скорость. Интенсивность синусоидальной бегущей плоской и сферической световых волн в непоглощающей среде. Сложение синусоидальных бегущих плоских некогерентных и когерентных световых волн в непоглощающей среде. Расчет интерференционной картины от одного источника разделением световых волн на две части. Расчет интерференционной картины с двумя когерентными источниками цилиндрическихсветовых волн. Пространственно-временная когерентность световых волн: длина, время и ширина когерентности световых волн. Интерференция световых волн в тонких пленках. Интерференционная картина от световых волн равного наклона и с кольцами равной толщины или кольцами Ньютона. Применение интерференции световых волн, интерферометр Майкельсона. Многолучевая интерференция световых волн: интерферометр Фабри - Перо.
Лекция 14. Дифракция световых волн: принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция световых волн: метод зон Френеля. Дифракция световых волн: радиус зон Френеля. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от круглого диска: пятно Пуассона. Графический метод расчёта дифракции световых волн от круглого отверстия с помощью спирали Френеля. Графический метод расчёта дифракции световых волн от круглого диска с помощью спирали Френеля. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от зонной пластинки. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от пластинки Вуда. Графический метод расчёта дифракции Френеля световых волн от полуплоскости с помощью спирали Корню.Графический метод расчёта дифракции Френеля световых волн от щели в плоскости с помощью спирали Корню. Дифракция Фраунгофера световых волн от круглого отверстия. Дифракция Фраунгофера световых волн от щели в плоскости. Предельный переход от волновой оптики к геометрической.
Вопросы для подготовки к экзамену
Электростатика
Лекция 1. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции и его применение к расчету поля системы неподвижных зарядов. Теорема Гаусса для электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Применение теоремы Гаусса для расчета электростатического поля в вакууме бесконечной однородно заряженной плоскости, двух разноименно заряженных плоскостей, бесконечного заряженного цилиндра, заряженной сферической поверхности и объемно-заряженного шара. Лекция 2. Работа электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов при перемещении пробного заряда. Циркуляция вектора напряженности в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля одиночного и системы одиночных зарядов. Связь напряжённости и потенциала в электростатическом поле в дифференциальном и интегральном видах. Эквипотенциальные поверхности электростатического поля. Уравнение Пуассона для расчёта электростатического поля. Электрический диполь в электростатическом поле.
Лекция 3. Поляризация диэлектриков в электростатическом поле. Свободные заряды, связанные заряды в поляризованном диэлектрике. Связь поляризованности диэлектрика в электростатическом поле с плотностью связанных зарядов. Теорема Гаусса в интегральной и в дифференциальной формах для вектора поляризованности диэлектрика, находящемся в электростатическом поле. Вектор электрического смещения в диэлектрике. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике в дифференциальной и интегральной формах. Тангенциальные и нормальные составляющие вектора электрического смещения и напряжённости электрического поля на границе раздела диэлектриков. Лекция 4. Электростатическое поле вблизи поверхности проводника и индуцированный заряд на нём. Заряд проводника и связанный заряд на поверхности диэлектрика, окружающего проводник. Силы, действующие на поверхность заряженного проводника. Электроемкость уединённой проводящей сферической поверхности. Емкость плоского, коаксиального и сферического конденсаторов. Энергия взаимодействия системы точечных зарядов. Собственная и полная энергия заряженных проводников. Электрическая энергия плоского конденсатора. Энергия электростатического поля. Работа электростатического поля при поляризации диэлектрика. Электростатические генераторы электрической энергии.
Электрический постоянный ток
Лекция 5. Электрический ток. Природа носителей тока в металлах. Элементарная классическая теория проводимости металлов. Уравнение непрерывности электрического тока в интегральном и дифференциальном видах в средах, в которых присутствуют и отсутствуют свободные заряды. Законы Ома для однородного и неоднородного участков цепи в интегральном и дифференциальном видах. Разветвлённые цепи постоянного электрического тока: первое и второе правила Кирхгофа. Мощность и удельная мощность постоянного электрического тока. Закон Джоуля - Ленцав интегральном и дифференциальном видах в цепи постоянного электрического тока. Переходные процессы при разрядке и зарядке конденсаторов в цепи постоянного электрического тока.
Постоянное магнитное поле в вакууме и в веществе
Лекция 6. Вектор индукции магнитного поля. Закон Био-Савара- Лапласа в вакууме для малого элемента проводника с электрическим постоянным током и движущейся с постоянным вектором скорости электрически заряженной частицы. Принцип суперпозиции магнитных полей и его применение к расчету в вакууме поля прямого и кругового постоянного тока. Магнитный поток вектораиндукции магнитного поля. Знак и величина магнитного потока. Теорема Гаусса для вектора индукции магнитного поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Расчет магнитного поля соленоида и тороида с постоянным током в вакууме. Закон Ампера. Магнитный момент контура с постоянным током. Вращающий момент, действующий на контур с постоянным током в магнитном поле. Сила, действующая на контур с постоянным током в неоднородном магнитном поле. Лекция 7. Работа при перемещении проводника и контура с постоянным током в магнитном поле. Намагниченность вещества. Связь молекулярных токов в магнетике с намагниченностью в интегральном и дифференциальном видах. Вектор напряженности магнитного поля и его связь с векторами индукции и намагниченности. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Нормальные и тангенциальные составляющие вектора напряжённости и индукции магнитного поля на границе раздела магнетиков. Физическая природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетики. Магнитострикция.
Переменные электрические и магнитные поля. Уравнения Максвелла. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях
Лекция 8. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Индуктивность контура с током. Электродвижущая сила самоиндукции. Взаимная индуктивность и теорема взаимности связанных контуров с током. Взаимная индуктивность согласного и встречного включения связанных контуров с током. Вихревые токи. Энергия магнитного поля проводника с током. Плотность энергии и энергия магнитного поля. Магнитострикция. Магнитная энергия двух связанных контуров с токами при их согласном и встречном включениях. Энергия и силы в магнитном поле. Магнитное давление. Лекция 9. Основные положения электромагнитной теории Максвелла. Вихревое электрическое поле в интегральном и дифференциальном видах.Ток смещения в цепи с изменяющимся во времени электрическим полем. Закон полного тока в дифференциальном и интегральном видах. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной формах.
Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях
Лекция 10. Сила Лоренца. Движение заряженной нерелятивистскойи релятивистской частицы в однородном магнитном поле. Отклонение движущихся заряженных частиц электрическими и магнитными полями. Ускорение заряженных частиц. Эффект Холла. Определение удельного заряда нерелятивистскогои релятивистского электрона. Определение удельного заряда ионов. Масс - спектрографы. Ускорители заряженных частиц. Циклотрон. Масс - спектрографы. Ускорители заряженных частиц. Циклотрон. Синхрофазотрон.
Электромагнитные волны. Излучение
Лекция 11. Электромагнитное поле. Инвариантность заряда и теоремы Гаусса в выбранной инерциальной системе отсчёта. Законы преобразования векторов Eнапряжённости электрического и Bиндукции магнитного полей в различных инерциальных системах отсчёта. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Скорость распространения электромагнитных волн. Волновое уравнения плоской электромагнитной волны, его решение. Вектор Пойнтинга. Теорема Пойнтинга для плоской электромагнитнойволны. Лекция 12. Энергия и импульс плоской электромагнитной волны. Волновой характер электромагнитного поля движущегося заряда. Определение электромагнитного поля колеблющегося точечного заряда. Дипольный излучатель Герца. Интенсивность излучения диполя Герца. Средняя мощность электромагнитной волны, излучаемой движущимся с ускорением и колеблющимся точечным зарядом. Явления отражения и прохождения электромагнитных волн на плоской границе раздела двух сред. Закон Снеллиуса. Скин - эффект для плоской электромагнитной волны.
Волновые свойства света
Лекция 13. Шкала электромагнитного излучения. Уравнение синусоидальной бегущей плоской и сферической световых волн в непоглощающей среде: амплитуда, длина волны, фазовая скорость. Интенсивность синусоидальной бегущей плоской и сферической световых волн в непоглощающей среде. Сложение синусоидальных бегущих плоских некогерентных и когерентных световых волн в непоглощающей среде. Расчет интерференционной картины от одного источника разделением световых волн на две части. Расчет интерференционной картины с двумя когерентными источниками цилиндрическихсветовых волн. Пространственно-временная когерентность световых волн: длина, время и ширина когерентности световых волн. Интерференция световых волн в тонких пленках. Интерференционная картина от световых волн равного наклона и с кольцами равной толщины или кольцами Ньютона. Применение интерференции световых волн, интерферометр Майкельсона. Многолучевая интерференция световых волн: интерферометр Фабри - Перо.
Лекция 14. Дифракция световых волн: принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция световых волн: метод зон Френеля. Дифракция световых волн: радиус зон Френеля. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от круглого диска: пятно Пуассона. Графический метод расчёта дифракции световых волн от круглого отверстия с помощью спирали Френеля. Графический метод расчёта дифракции световых волн от круглого диска с помощью спирали Френеля. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от зонной пластинки. Применение метода зон Френеля в дифракции световых волн от пластинки Вуда. Графический метод расчёта дифракции Френеля световых волн от полуплоскости с помощью спирали Корню.Графический метод расчёта дифракции Френеля световых волн от щели в плоскости с помощью спирали Корню. Дифракция Фраунгофера световых волн от круглого отверстия. Дифракция Фраунгофера световых волн от щели в плоскости. Предельный переход от волновой оптики к геометрической.
Лекция 15. Формирование дифракционной картины при нормальном падении плоской монохроматической проходящей световой волны на дифракционную решётку. Формирование дифракционной картины при наклонном падении плоской проходящей монохроматической проходящей световой волны на дифракционную решётку. Формирование дифракционной картины при наклонном падении плоской монохроматической световой волны на отражательную дифракционную решётку. Спектральные характеристики дифракционных решеток: угловая и линейная дисперсия. Угловая ширина главного дифракционного максимума нулевого порядка плоской монохроматической световой волны. Разрешающая способность дифракционной решёткипо критерию Релея. Дифракция рентгеновских лучей на линейных цепочках структурных элементов. Формулы Лауэ. Понятие о рентгеноструктурном анализе.
Лекция 16. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Интенсивность поляризованной световой волны на выходе анализатора от падающего на него неполяризованного света. Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Закон Брюстера. Поляризация света при падении неполяризованной световой волны на оптически анизотропный кристалл. Сдвиг фаз между обыкновенной и необыкновенной световыми волнами при двойном лучепреломлении. Поляризация световых волн с помощью поляроида. Интерференция поляризованного света.
Лекция 17. Голография. Опорная и предметная световые волны. Запись и воспроизведение голограммы. Применение голографии. Оптика движущихся сред: опыты Физо, Майкельсона, эффект Доплера. Дисперсия при распространении световых волн в веществе. Классическая теория дисперсии при распространении световых волн в веществе.
РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Общие положения накопительной рейтинговой системы и ее связь c определением итоговых оценок по дисциплине в семестре по модулям:
Максимальная оценка, которую может получить студент, выполняя предусмотренные календарным планом учебные мероприятия (включая экзамен или зачет) в соответствии с указанными в плане сроками, равна 100 баллам.
На 4-5 неделях, а также на 12-13 неделях проводится обязательная передача данных в базу данных электронного университета о состоянии рейтинга студента на указанный момент времени обучения в семестре.