Физика

I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ
II. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ФИЗИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
III. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Лекция 1

     Предмет физики. Роль курса физики в химико-технологическом вузе. Предмет кинематики. Система отсчета. Векторная и координатная формы описания движения материальной точки. Перемещение, скорость, ускорение. Кинематическое уравнение равноускоренного движения. Кинематика движения по криволинейной траектории. Нормальное, тангенциальное и полное ускорения. Вращательное движение твердого тела. Кинематические характеристики вращательного движения (угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение) и их связи с соответствующими линейными характеристиками. Частота вращения. Предмет динамики.
     Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.

Длительность:  87 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 2

     Предмет динамики. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Понятие о фундаментальных силах. Силы в механике. Закон всемирного тяготения. Гравитационные силы. Силы упругости. Закон Гука. Силы трения. Эмпирические законы сухого и вязкого трения. Движение тела под действием переменной силы. Движение тела переменной массы. Уравнения Мещерского. Формула Циолковского.

Длительность:  88 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 3

     Работа постоянной и переменной силы. Мощность. Энергия. Консервативные силы. Центральные силы и их консервативный характер. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Связь силы с изменением потенциальной энергии Закон сохранения энергии в природе. Закон сохранения механической энергии в поле консервативных сил. Понятие о внутренней энергии. Упругий и неупругий удары шаров.

Длительность:  85 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 4

     Вращательное движение твердого тела относительно неподвижной оси. Момент силы и момент импульса относительно оси. Основной закон динамики вращательного движения. Момент инерции материальной точки и твердого тела.

Длительность:  86 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 5

     Теорема Штейнера. Кинетическая энергия тела, вращающегося относительно неподвижной оси. Закон сохранения момента импульса механической системы. Понятие о моменте силы и моменте импульса относительно точки.
Механические колебания и волны
     Кинематика гармонических колебаний. Амплитуда, угловая частота и фаза гармонических колебаний.

Длительность:  93 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 6

     Скорость и ускорение при гармонических колебаниях. Векторная диаграмма. Сложение колебаний одного направления и одинаковой частоты. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Динамика гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Энергия гармонических колебаний. Примеры свободных колебательных систем: пружинный маятник, математический маятник, физический маятник. Двухатомная молекула как линейный гармонический осциллятор.

Длительность:  86 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 7

     Жесткий ротатор как модель двухатомной молекулы. Приведенная масса Приведенный момент инерции.
     Понятие о затухающих и вынужденных колебаниях. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Зависимость амплитуды колебаний от времени. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты изменения вынуждающей силы. Механический резонанс. Резонансная частота. Резонансная амплитуда.
     Волновое движение. Волны продольные и поперечные. Волновая поверхность. Фронт волны.

Длительность:  89 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 8

     Плоская и сферическая волна. Скорость распространения колебаний в среде. Уравнение плоской бегущей волны. Длина волны. Волновое число. Графическое изображение волны. Дифференциальное волновое уравнение. Понятие о фазовой и групповой скорости. Энергия, переносимая волной. Поток энергии. Плотность потока энергии. Принцип суперпозиции волн. Стоячая волна. Узлы и пучности стоячей волны.
          II. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ФИЗИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
     Предмет молекулярной физики. Статистический и термодинамический методы. Основные положения молекулярно-кинетической теории.

Длительность:  89 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 9

     Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Идеальный газ в силовом поле. Распределение Больцмана и его общефизический смысл. Барометрическая формула. Случайные величины и их описание. Функция распределения. Связь функции распределения с вероятностью. Условия нормировки. Средние значения. Понятие о флуктуациях. Число ударов молекул о стенку. Распределение молекул по кинетическим энергиям их поступательного движения. Графики функций распределения молекул идеального газа по абсолютным значениям скоростей и кинетическим энергиям их поступательного движения.

Длительность:  90 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 10

     Распределение Максвелла. Функция распределения молекул по абсолютным значениям скорости. Вероятнейшая, средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости молекул. Число ударов молекул о стенку. Распределение молекул по кинетическим энергиям их поступательного движения. Графики функций распределения молекул идеального газа по абсолютным значениям скоростей и кинетическим энергиям их поступательного движения.

Длительность:  88 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 11

     Термодинамический метод в физике. Параметры, характеризующие состояние макросистемы: объем, давление, температура, число молекул или количество вещества. Равновесные состояния. Нулевое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа, совершаемая термодинамической системой. Теплоемкость системы. Удельная и молярная теплоемкости. Число степеней свободы. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах. Энтальпия.

Длительность:  86 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 12

     Адиабатный процесс. Уравнение адиабаты. Связь показателя адиабаты с числом степеней свободы. Понятие о политропном процессе. Понятие о равновесных процессах. Обратимые и необратимые процессы. Циклы. Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии и её статистическое толкование. Возрастание энтропии при необратимых процессах.

Длительность:  87 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 13
<p>     Предмет физической кинетики. Явления переноса. Перенос энергии, импульса и массы на молекулярном уровне. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул идеального газа (вывод). Диффузия. Закон Фика. Коэффициент молекулярной диффузии. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности идеального газа. Внутреннее трение (вязкость). Закон Ньютона. Коэффициент динамической вязкости. Связь коэффициентов теплопроводности, вязкости и диффузии идеального газа и их зависимости от давления, температуры и размеров молекул. Особенности явлений переноса в ультраразреженных газах. Тепловое движение молекул в жидкости. Время оседлой жизни молекул. Диффузия в жидкости. Зависимость коэффициента диффузии от температуры. Вязкость жидкости. Зависимость коэффициента вязкости от температуры.
</p> Длительность:  89 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 14
<p>     Особенности явлений переноса в ультраразреженных газах. Тепловое движение молекул в жидкости. Время оседлой жизни молекул. Диффузия в жидкости. Зависимость коэффициента диффузии от температуры. Вязкость жидкости. Зависимость коэффициента вязкости от температуры.
<br>
     Реальный газ.
</p> Длительность:  81 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 15

     Реальный газ. Понятие о ван-дер-ваальсовых силах. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазовая диаграмма жидкость - газ. Фазовые переходы. Насыщенный пар. Метастабильные состояния. Критическое состояние. Критические параметры. Общие свойства жидкостей и газов. Идеальная жидкость. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

Длительность:  87 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 2

     Диполь. Потенциал и напряженность поля точечного диполя. Действие внешнего однородного электростатического поля на диполь (механический момент сил действующих на диполь и потенциальная энергия диполя).

Длительность:  89 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 3

     Действие неоднородного электростатического поля на диполь. Диэлектрики в электростатическом поле. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в однородном диэлектрике (среднее макроскопическое поле). Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость и связь её с диэлектрической проницаемостью диэлектрика. Деформационная (электронная, атомная) и ориентационная механизмы поляризации.

Длительность:  94 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 4

     Понятие о локальном электрическом поле. Поляризуемость молекулы. Формулы Клаузиуса-Мосотти, Дебая-Ланжевена и Лоренц-Лоренца.

Длительность:  90 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 5

     Постоянный электрический ток. Условия существования тока. Сила и плотность тока. Закон Ома в дифференциальной форме. Подвижность носителей заряда. Сторонние силы и электродвижущая сила источника тока.
     Магнитное поле токов. Магнитный момент контура c током.Магнитная индукция. Напряженность магнитного поля.

Длительность:  90 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 6

     Действие магнитного поля на проводник с током (закон Ампера). Контур с током в однородном магнитном поле. Момент сил, действующих на контур с током, и энергия взаимодействия контура с магнитным полем. Контур с током в неоднородном магнитном поле.

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 7

     Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей. Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчету магнитной индукции кругового и прямого тока. Циркуляция вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока. Применение закона полного тока к расчету магнитного поля соленоида

Длительность:  87 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 8

      Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность. Полный магнитный поток (потокосцепление). Электродвижущая сила самоиндукции. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля.

Длительность:  88 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 9

      Магнитные свойства вещества. Магнитный момент атома. Гиромагнитное отношение. Намагниченность. Магнитная восприимчивость и связь ее с магнитной проницаемостью. Классификация магнетиков. Диамагнетизм. Природа диамагнетизма.

Длительность:  86 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 10

      Парамагнетизм. Закон Кюри. Природа парамагнетизма. Магнитоупорядоченные состояния. Ферромагнетизм. Домены. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Понятие о природе ферромагнетизма. Закон Кюри-Вейсса.

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 11

     Основные положения теории Максвелла. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Следствия из уравнений Максвелла. Возникновение электромагнитной волны. Плоская электромагнитная волна. Скорость распространения электромагнитной волны. Энергия, переносимая электромагнитной волной. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя.

Длительность:  85 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 12

     Электромагнитная природа света. Интерференция света. Монохроматические волны. Когерентность. Методы получения когерентных источников. Условия усиления и ослабления света при интерференции. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Ширина интерференционной полосы. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона

Длительность:  87
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 13

     Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция на круглом отверстии и непрозрачном круглом экране

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 14

     Дифракция Фраунгофера. Дифракция света на прямоугольной щели. Дифракционная решетка. Главные дифракционные максимумы. Дифракционный спектр. Дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки. Дифракция рентгеновских лучей. Пространственная дифракционная решетка. Формула Вульфа-Брэгга.
     Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Понятие о линейной, круговой и эллиптической поляризации. Поляризации света при отражении от диэлектрика.

Длительность:  90 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 15

     Закон Брюстера. Закон Малюса. Двойное лучепреломление в анизотропных кристаллах.Поляризация при двойном лучепреломлении. Распространение света в анизотропных средах. Рассеяние света. Закон Рэлея. Поглощение света. Закон Ламберта-Бугера-Бера. Дисперсия света. Кривые нормальной и анормальной дисперсии.
     Тепловое излучение и поглощательная способность

Длительность:  90 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 16

     Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Серое и белое тело. Коэффициент черноты. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Формула Рэлея-Джинса. Постоянная Планка и ее физическая интерпретация. Формула Планка. Квантовый характер излучения.

Длительность:  88 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 17

     Закон излучения Эйнштейна. Понятие о квантовых генераторах. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Некоторые следствия из специальной теории относительности. Фотоны. Энергия, масса и импульс фотона. Эффект Комптона. Коротковолновая граница тормозного излучения.

Длительность:  74 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 1

     Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей (для проекции импульса и координаты, энергии и времени). Оценка с помощью соотношения неопределенностей энергии основного состояния связанной частицы и естественной ширины спектральной линии.

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 2

     Волновая функция как амплитуда вероятности. Нормировка волновой функции. Волновое уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для нестационарных и стационарных состояний. Стандартные условия, налагаемые на волновую функцию.
     Понятие об операторах квантовой механики. Оператор энергии и импульса. Непрерывный и дискретный энергетический спектры. Уравнение Шредингера и его решение для свободно движущейся частицы.. Уравнение Шредингера для частицы в бесконечно глубокой, прямоугольной потенциальной яме.

Длительность:  80 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 3

     Собственные значения энергии частицы. Схема энергетических уровней. Собственные нормированные волновые функции, плотность вероятности и их графическое изображение для различных квантовых состояний.
     Потенциальная ступень. Коэффициенты прохождения и отражения. Прямоугольный потенциальный барьер конечной ширины. Коэффициент прозрачности (прохождения) прямоугольного потенциального барьера. Туннельный эффект. Примеры туннельного эффекта.

Длительность:  84 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 4

     Уравнение Шредингера для линейного гармонического осциллятора. Энергетический спектр и собственные функции осциллятора. Нулевая энергия. Правила отбора. Ангармонический осциллятор. Потенциал Морзе. Энергетический спектр ангармонического осциллятора (колебательная энергия двухатомной молекулы). Энергия диссоциации двухатомной молекулы.

Длительность:  88 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 5

     Уравнение Шредингера в сферических координатах для жесткого ротатора. Квантование проекции момента импульса и момента импульса. Двухатомная молекула как квантовый жесткий ротатор. Вращательная постоянная. Схема вращательных энергетических уровней двухатомной молекулы. Понятие о колебательно-вращательном спектре поглощения двухатомной молекулы.

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 6

     Развитие представлений о строении атома. Модель атома водорода по Бору. Энергетические спектры атома водорода и водородоподобных ионов. Успехи и затруднения теории Бора. Квантово-механическая теория атома водорода. Уравнение' Шредингера в сферических координатах для атома водорода. Разделение переменных. Радиальная и угловая части уравнения Шредингера

Длительность:  92 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 7

     Собственные волновые функции, описывающие состояние электрона в атоме водорода. Вырожденные состояния. Кратность вырождения. Волновая функция, описывающая основное состояние атома водорода. Распределение электронной плотности в основном состоянии атома водорода.

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 8

     Одноэлектронный атом. Орбитальный момент импульса электрона. Орбитальное квантовое число. Орбитальное гиромагнитное отношение. Орбитальный магнитный момент электрона. Магнетон Бора. Квантование проекции орбитальных момента импульса и магнитного момента электрона. Магнитное квантовое число. Опыты Штерна-Герлаха

Длительность:  90 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 9

     . Атомное ядро и его характеристики (заряд, масса,. размеры, плотность, спин, магнитный момент). Строение ядра. Понятие о ядерных силах. Радиоактивность, закон радиоактивного распада. Время жизни радиоактивного ядра.

Длительность:  90 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 10

     Понятие о ядерном магнитном резонансе (ЯМР) и электронном парамагнитном резонансе (ЭПР).
     Макроскопическое и микроскопическое описание состояния систем многих частиц. Понятие о фазовом пространстве. Термодинамическая вероятность. Связь энтропии с термодинамической вероятностью.

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 11

     . Границы применимости классической статистики к квантовым системам. Принцип неразличимости (тождественности) одинаковых микрочастиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Статистика Ферми-Дирака. Электронный газ. Энергия Ферми. Температура Ферми. Понятие о вырождении электронного газа.

Длительность:  93 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 12

     Статистика Бозе-Эйнтшейна. Квантовая статистика и определение средних значений. Сопоставление статистики Максвелла-Больцмана, Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака.

Длительность:  91 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 13

     Квазичастицы и их роль в исследовании структуры твердого тела. Фононы. Понятие о квантовых теориях теплоемкости. Теплоемкость по Эйнштейну. Теплоемкость по Дебаю.

Длительность:  94 min
Лектор:  Воробьев А.А.

Лекция 14

     Свободные электроны в металле. Теплоемкость электронного газа. Электропроводность металлов. Сверхпроводимость. Понятие о куперовских парах. Критическая температура. Критическое магнитное поле. Эффект Мейснера. Элементы зонной теории твердых тел. Возникновение энергетических зон при образовании кристалла. Энергетические зоны в металлах, полупроводниках, диэлектриках.

Длительность:  84 min
Лектор:  Воробьев А.А.