Recenzent: Profesor katedry fyziky pojmenovaný po A. M. Fabrikantovi z Moskevského energetického institutu (Technické univerzity) V. A. Kasjanov

ISBN 5-06-003634-0  Státní jednotný podnik "Nakladatelství" postgraduální škola“, 2001

Původní úprava této publikace je majetkem nakladatelství Vysshaya Shkola a její reprodukce (reprodukce) jakýmkoli způsobem bez souhlasu vydavatele je zakázána.

Úvodní slovo

Učebnice je napsána v souladu s aktuálním programem předmětu fyzika Pro strojírenské a technické obory vyš vzdělávací instituce a je určena studentům vyšších odborných škol prezenčního vzdělávání s omezeným počtem hodin fyziky s možností využití ve večerních a korespondenčních kurzech.

malý objem studijní průvodce dosaženo pečlivým výběrem a stručnou prezentací materiálu.

Kniha se skládá ze sedmi částí. První část poskytuje systematickou prezentaci fyzické základy klasické mechaniky, jakož i prvky speciální (soukromé) teorie relativity. Druhá část je o základech molekulární fyzika a termodynamika. Ve třetí části elektrostatika, konstanta elektřina a elektromagnetismu. Ve čtvrté části, věnované výkladu teorie kmitů a vůle, jsou paralelně uvažovány mechanické a elektromagnetické kmity, jsou naznačeny jejich podobnosti a rozdíly a jsou porovnány fyzikální procesy probíhající při odpovídajících kmitách. Pátá část se zabývá prvky geometrické a elektronické optiky, vlnové optiky a kvantové podstaty záření. Šestá část je věnována prvkům kvantové fyziky atomů, molekul a pevné látky. Sedmá část nastiňuje prvky fyziky atomového jádra a elementárních částic.

Prezentace látky probíhá bez těžkopádných matematických výpočtů, náležitá pozornost je věnována fyzikální podstatě jevů a pojmům a zákonitostem, které je popisují, jakož i návaznosti moderních a klasická fyzika. Všechny biografické údaje jsou uvedeny podle knihy Yu.A. Khramova "Fyzika" (M.: Nauka, 1983).

Pro označení vektorových veličin ve všech obrázcích a v textu se používá tučný typ písma s výjimkou veličin označených řeckými písmeny, která se z technických důvodů píší do textu světlým písmem se šipkou.

Autor vyjadřuje hlubokou vděčnost kolegům a čtenářům, jejichž laskavé připomínky a návrhy přispěly ke zlepšení knihy. Obzvláště jsem vděčný profesoru V. A. Kasjanovovi za recenzi příručky a za jeho připomínky.

Úvod

Předmět fyziky a jeho vztah k ostatním vědám

Svět kolem vás, vše, co kolem vás existuje a co objevujeme prostřednictvím vjemů, je hmota.

Pohyb je integrální vlastností hmoty a formy její existence. Pohyb v širokém slova smyslu jsou všechny druhy změn hmoty – od prostého přemístění až po nejsložitější procesy myšlení.

Jsou studovány různé formy pohybu hmoty různé vědy včetně fyziky. Předmět fyziky, ostatně jako každá věda, může být odhalen pouze tehdy, když je podrobně představen. Je poměrně obtížné přesně definovat předmět fyziky, protože hranice mezi fyzikou a řadou příbuzných disciplín jsou libovolné. V této fázi vývoje je nemožné zachovat definici fyziky pouze jako vědy o přírodě.

Akademik A.F. Ioffe (1880-1960; ruský fyzik)* definoval fyziku jako vědu, která studuje obecné vlastnosti a zákony pohybu hmoty a pole. Nyní je obecně přijímáno, že všechny interakce jsou prováděny prostřednictvím polí, jako jsou gravitační, elektromagnetická pole jaderné síly. Pole je spolu s hmotou jednou z forem existence hmoty. V průběhu kurzu bude zvažováno nerozlučné spojení mezi polem a hmotou, stejně jako rozdíl v jejich vlastnostech.

*Všechny údaje jsou uvedeny podle biografické příručky Yu.A. Khramova „Fyzika“ (M.: Nauka, 1983).

Fyzika je věda o nejjednodušších a zároveň nejobecnějších formách pohybu hmoty a jejich vzájemných přeměn. Fyzikou studované formy pohybu hmoty (mechanické, tepelné atd.) jsou přítomny ve všech vyšších a složitějších formách pohybu hmoty (chemické, biologické atd.). Protože jsou nejjednodušší, jsou zároveň nejobecnějšími formami pohybu hmoty. Vyšší a složitější formy pohybu hmoty jsou předmětem studia jiných věd (chemie, biologie aj.).

Fyzika úzce souvisí s přírodními vědami. Toto úzké spojení fyziky s jinými obory přírodních věd, jak poznamenal akademik S. I. Vavilov (1891-1955; ruský fyzik a veřejná osobnost), vedlo k tomu, že fyzika přerostla v astronomii, geologii, chemii, biologii a další přírodní vědy s nejhlubší kořeny.. V důsledku toho vznikla řada nových příbuzných oborů, jako je astrofyzika, biofyzika atd.

S technikou je úzce spjata i fyzika a toto spojení má oboustranný charakter. Fyzika vyrostla z potřeb techniky (rozvoj mechaniky u starých Řeků byl např. způsoben náročností konstrukce a vojenské vybavení té doby) a technologie zase určuje směr fyzikálního výzkumu (např. úkol vytvořit co nejúspornější tepelné stroje způsobil svého času prudký rozvoj termodynamiky). Na druhou stranu technická úroveň výroby závisí na vývoji fyziky. Fyzika je základem pro vytváření nových technologických odvětví (elektronické technologie, jaderné technologie atd.).

Rychlé tempo rozvoje fyziky, její rostoucí vazby na techniku ​​naznačují významnou roli fyzikálního kurzu na technické škole: to je základní základ pro teoretickou přípravu inženýra, bez níž je jeho úspěšná činnost nemožná.

Jednotky fyzikálních veličin

Hlavní metodou výzkumu ve fyzice je zkušenost - na základě praxe, smyslově-empirické poznání objektivní reality, tedy pozorování studovaných jevů za přesně zohledněných podmínek, které umožňují sledovat průběh jevů a opakovaně jej reprodukovat při tyto podmínky se opakují.

Pro vysvětlení experimentálních faktů jsou předloženy hypotézy. Hypotéza- jedná se o vědecký předpoklad předložený k vysvětlení jevu a vyžadující experimentální ověření a teoretické zdůvodnění, aby se stal spolehlivou vědeckou teorií.

V důsledku zobecnění experimentálních faktů, jakož i výsledků činnosti lidí, fyzikální zákony - stabilní opakující se objektivní vzorce, které existují v přírodě. Nejdůležitější zákony stanovují vztah mezi fyzikálními veličinami, pro které je nutné tyto veličiny měřit. Měření fyzikální veličiny je činnost prováděná pomocí měřicích přístrojů za účelem zjištění hodnoty fyzikální veličiny v akceptovaných jednotkách. Jednotky fyzikální veličiny lze vybrat libovolně, ale pak budou potíže s jejich porovnáváním. Proto je vhodné zavést systém jednotek pokrývající jednotky všech fyzikálních veličin.

Pro sestavení soustavy jednotek se jednotky libovolně volí pro několik nezávislých fyzikálních veličin. Tyto jednotky se nazývají základní. Zbývající veličiny a jejich jednotky jsou odvozeny ze zákonitostí spojujících tyto veličiny a jejich jednotky s hlavními. Jmenují se deriváty.

V současnosti je ve vědecké a vzdělávací literatuře povinný mezinárodní systém (SI), který je založen na sedmi základních jednotkách – metr, kilogram, sekunda, ampér, kelvin, mol, kandela – a dvou doplňkových – radiánech a steradiánech.

Metr(m) je délka dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za 1/299792458 s.

Kilogram(kg) - hmotnost rovnající se hmotnosti mezinárodního prototypu kilogramu (platino-iridiový válec uchovávaný v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy v Sevres nedaleko Paříže).

Druhý(s) - čas rovný 9192631770 periodám záření odpovídající přechodu mezi dvěma hyperjemnými úrovněmi základního stavu atomu cesia-133.

Ampér(A) - síla neměnného proudu, který při průchodu dvěma rovnoběžnými přímočarými vodiči nekonečné délky a zanedbatelného průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 m od sebe, vytvoří mezi těmito vodiči sílu rovnající se 210 - 7 N na každý metr délky.

Kelvin(K) - 1/273,16 díl termodynamické teploty trojného bodu vody.

krtek(mol) - látkové množství systému obsahující tolik strukturních prvků, kolik je atomů v nuklidu 12 C o hmotnosti 0,012 kg.

Candela(cd) - intenzita světla v daný směr zdroj, který vyzařuje monochromatické záření o frekvenci 54010 12 Hz, jehož energetická náročnost je v tomto směru 1/683 W/sr.

Radian(rad) - úhel mezi dvěma poloměry kružnice, délka oblouku mezi nimiž se rovná poloměru.

Steradián(cp) - pevný úhel s vrcholem ve středu koule, vyřezávající na povrchu koule plochu rovnou ploše čtverce se stranou rovnou poloměru koule.

Pro stanovení odvozených jednotek se používají fyzikální zákony, které je spojují se základními jednotkami. Například ze vzorce pro rovnoměrný přímočarý pohyb proti= s/ t (s – ujetá vzdálenost, t - čas) odvozená jednotka rychlosti je 1 m/s.

1 FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY MECHANIKY

Kapitola 1 Prvky kinematiky

§ 1. Modely v mechanice. Referenční systém. Trajektorie, délka dráhy, vektor posunutí

Mechanika- část fyziky, která studuje zákony mechanického pohybu a příčiny, které tento pohyb způsobují nebo mění. mechanický pohyb- jde o časovou změnu vzájemné polohy těles nebo jejich částí.

Vývoj mechaniky jako vědy začíná ve 3. století. před naším letopočtem e., když starověký řecký vědec Archimedes (287-212 př.nl) formuloval zákon rovnováhy páky a zákony rovnováhy plovoucích těles. Základní zákony mechaniky stanovil italský fyzik a astronom G. Galileo (1564-1642) a nakonec je formuloval anglický vědec I. Newton (1643-1727).

Galileo-Newtonova mechanika se nazývá klasická mechanika. Studuje zákony pohybu makroskopických těles, jejichž rychlosti jsou malé ve srovnání s rychlostí světla c ve vakuu. Jsou studovány zákony pohybu makroskopických těles s rychlostmi srovnatelnými s rychlostí c relativistická mechanika, na základě speciální teorie relativity, formuloval A. Einstein (1879-1955). Pro popis pohybu mikroskopických těles (jednotlivých atomů a elementárních částic) jsou zákony klasické mechaniky nepoužitelné - nahrazují je zákony velrybí mechanika.

V první části našeho kurzu budeme studovat Galileo-Newtonovu mechaniku, tzn. uvažujme pohyb makroskopických těles s rychlostmi mnohem nižšími, než je rychlost c. V klasické mechanice je obecně přijímán koncept prostoru a času, který vyvinul I. Newton a který dominoval přírodní vědě v průběhu 17.-19. Mechanika Galileo-Newtona považuje prostor a čas za objektivní formy existence hmoty, avšak izolovaně jedna od druhé a od pohybu hmotných těles, což odpovídalo úrovni tehdejšího poznání.

Mechanika je rozdělena do tří sekcí: I) kinematika; 2) dynamika; 3) statické.

Kinematika studuje pohyb těles bez ohledu na příčiny, které tento pohyb určují.

Dynamika studuje zákony pohybu těles a příčiny, které tento pohyb způsobují nebo mění.

Statika studuje zákony rovnováhy soustavy těles. Jsou-li známy zákony pohybu těles, lze z nich stanovit i zákony rovnováhy. Proto fyzika neuvažuje zákony statiky odděleně od zákonů dynamiky.

Mechanika k popisu pohybu těles, v závislosti na podmínkách konkrétních úloh, používá různé fyzikální modely. Nejjednodušší model je hmotný bod- těleso s hmotou, jejíž rozměry lze v tomto problému zanedbat. Pojem hmotný bod je abstraktní, ale jeho zavedení usnadňuje řešení praktických problémů. Například při studiu pohybu planet na drahách kolem Slunce je lze považovat za hmotné body.

Libovolné makroskopické těleso nebo soustavu těles lze mentálně rozdělit na malé vzájemně se ovlivňující části, z nichž každá je považována za hmotný bod. Pak se studium pohybu libovolné soustavy těles redukuje na studium soustavy hmotných bodů. V mechanice se nejprve studuje pohyb jednoho hmotného bodu a pak se pokračuje studiem pohybu soustavy hmotných bodů.

Vzájemným vlivem těles se mohou tělesa deformovat, tj. měnit svůj tvar a velikost. Proto se v mechanice zavádí další model - absolutně tuhé tělo. Absolutně tuhé těleso je těleso, které se za žádných okolností nemůže deformovat a za všech podmínek zůstává vzdálenost mezi dvěma body (nebo přesněji mezi dvěma částicemi) tohoto tělesa konstantní.

Jakýkoli pohyb tuhého tělesa může být reprezentován jako kombinace translačních a rotačních pohybů. Translační pohyb je pohyb, při kterém jakákoli přímka pevně spojená s pohybujícím se tělesem zůstává rovnoběžná se svou původní polohou. Rotační pohyb je pohyb, při kterém se všechny body tělesa pohybují po kružnicích, jejichž středy leží na stejné přímce, která se nazývá osa rotace.

K pohybu těles dochází v prostoru a čase. Proto, abychom mohli popsat pohyb hmotného bodu, je nutné vědět, na jakých místech v prostoru tento bod byl a v jakých okamžicích procházel tou či onou polohou.

Poloha hmotného bodu je určena ve vztahu k nějakému jinému, libovolně zvolenému tělesu, nazývanému referenční těleso. Je s ním spojen referenční systém - soubor souřadnicových systémů a hodin spojených s referenčním tělesem. V nejčastěji používaném kartézském souřadnicovém systému poloha bodu A v daném čase je vzhledem k tomuto systému charakterizován třemi souřadnicemi X, y A z nebo poloměrový vektor r nakreslený od počátku souřadnicového systému do daný bod(Obr. 1).

Když se hmotný bod pohybuje, jeho souřadnice se v průběhu času mění. V obecném případě je jeho pohyb určen skalárními rovnicemi

x = x(t), y = y(t), z = z(t), (1.1)

ekvivalentní vektorové rovnici

r = r(t). (1.2)

Rovnice (1.1) a podle toho i (1.2) se nazývají kinematické rovnice pohyby hmotný bod.

Nazývá se počet nezávislých souřadnic, které zcela určují polohu bodu v prostoru počet stupňů volnosti. Pohybuje-li se hmotný bod volně v prostoru, pak, jak již bylo zmíněno, má tři stupně volnosti (souřadnice x, y A z), pokud se pohybuje po nějaké ploše, tak o dva stupně volnosti, pokud po nějaké přímce, tak o jeden stupeň volnosti.

S výjimkou t v rovnicích (1.1) a (1.2) získáme rovnici pro trajektorii hmotného bodu. Trajektorie pohyb hmotného bodu - přímka popsaná tímto bodem v prostoru. V závislosti na tvaru trajektorie může být pohyb přímočarý nebo křivočarý.

Uvažujme pohyb hmotného bodu po libovolné trajektorii (obr. 2). Začneme počítat čas od okamžiku, kdy byl bod v pozici A. Délka úseku trajektorie AB, prošel hmotným bodem od okamžiku, kdy čas začal, se nazývá délka cesty s a je skalární funkcečas:  s = s(t) .Vektor r = r -r 0 , nakreslený z počáteční polohy pohybujícího se bodu do jeho polohy v daném čase (přírůstek poloměr-vektoru bodu za uvažovaný časový interval), se nazývá pohybující se.

Při přímočarém pohybu se vektor posunutí shoduje s odpovídajícím úsekem trajektorie a modulem posunutí | r| rovná ujeté vzdálenosti  s.

§ 2. Rychlost

Pro charakterizaci pohybu hmotného bodu je zavedena vektorová veličina - rychlost, která je definována jako rychlost pohyb, stejně tak směr v tomto okamžiku.

Ať se hmotný bod pohybuje po nějaké křivočaré trajektorii tak, aby v okamžiku času t odpovídá poloměrovému vektoru r 0 (obr. 3). Na krátkou dobu  t bod bude míjet cestu  s a obdrží elementární (nekonečně malý) posun r.

Vektor průměrné rychlosti je poměr přírůstku r poloměru-vektoru bodu k časovému intervalu  t:

(2.1)

Směr vektoru průměrné rychlosti se shoduje se směrem r. S neomezeným poklesem  t průměrná rychlost směřuje k mezní hodnotě, která je tzv okamžitá rychlost v:

Okamžitá rychlost v je tedy vektorová veličina rovna první derivaci poloměru-vektoru pohybujícího se bodu vzhledem k času. Protože se sečna shoduje s tečnou v limitě, vektor rychlosti v směřuje tečně k trajektorii ve směru pohybu (obr. 3). Jak  klesá t cesta  s se bude stále více blížit |r|, takže modul okamžitá rychlost

Modul okamžité rychlosti se tedy rovná první derivaci dráhy s ohledem na čas:

(2.2)

Na nerovnoměrný pohyb - okamžitý modul rychlosti se v čase mění. V tomto případě použijte skalární hodnotu  proti - průměrná rychlost nerovnoměrný pohyb:

Z Obr. 3 vyplývá, že  proti> |v|, protože  s> |r|, a to pouze v případě přímočarého pohybu

Pokud výraz d s = proti d t (viz vzorec (2.2)) integrovat v průběhu času v rozsahu t před t + t, pak zjistíme délku cesty, kterou urazil časový bod  t:

(2.3)

Když rovnoměrný pohybčíselná hodnota okamžité rychlosti je konstantní; pak výraz (2.3) nabývá tvaru

Délka cesty, kterou urazil bod v časovém intervalu od t 1 až t 2 je dán integrálem

§ 3. Zrychlení a jeho složky

V případě nerovnoměrného pohybu je důležité vědět, jak rychle se rychlost mění v čase. Fyzikální veličina charakterizující rychlost změny rychlosti v absolutní hodnotě a směru je akcelerace.

Zvážit plochý pohyb, těch. pohyb, při kterém všechny části trajektorie bodu leží ve stejné rovině. Nechť vektor v definuje rychlost bodu A v době, kdy t. Během doby  t pohyblivý bod přesunut do polohy V a získal rychlost odlišnou od v jak v modulu, tak ve směru a rovnou v 1 = v + v. Přesuňte vektor v 1 do bodu A a najděte v (obr. 4).

Průměrné zrychlení nerovnoměrný pohyb v intervalu od t před t + t nazývá se vektorová veličina rovnající se poměru změny rychlosti v k časovému intervalu  t

Okamžité zrychlení a (zrychlení) hmotného bodu v čase t bude existovat limit průměrného zrychlení:

Zrychlení a je tedy vektorová veličina rovna první derivaci rychlosti v závislosti na čase.

Vektor v rozložíme na dvě složky. K tomu od věci A(obr. 4) ve směru rychlosti v vyneseme vektor
, modulo se rovná v 1 . Je zřejmé, že vektor
, rovnat se
, určuje změnu rychlosti v čase  t modulo:
. Druhá složka
vektor v charakterizuje změnu rychlosti v čase  t vůči.

Tangenciální složka zrychlení

tj. rovna první časové derivaci modulu rychlosti, čímž se určuje rychlost změny modulo rychlosti.

Najdeme druhou složku zrychlení. Řekněme pointu V dost blízko k věci A, takže  s lze považovat za oblouk kružnice o nějakém poloměru r, který se příliš neliší od tětivy AB. Pak z podobnosti trojúhelníků AOB A EAD následuje  proti n /AB = v 1 /r, ale od AB = protit, Že

V limitu na
dostaneme
.

Od , úhel EAD inklinuje k nule, a protože trojúhelník EAD rovnoramenný, pak úhel ADE mezi v a v n bývá rovná. Proto pro vektory v n a v jsou vzájemně kolmé. Daň jako vektor rychlosti směřuje tečně k trajektorii, pak vektor v n, kolmý na vektor rychlosti, směřuje do středu jeho zakřivení. Druhá složka zrychlení, rovna

volal normální složka zrychlení a směřuje podél normály k trajektorii do středu svého zakřivení (proto se také nazývá dostředivé zrychlení).

Plné zrychlení těleso je geometrický součet tečné a normálové složky (obr. 5):

Tak, tangenciální akcelerační složka charakterizuje rychlost změny rychlosti modulo(směrováno tečně k trajektorii), a normální akcelerační složka - rychlost změny rychlosti ve směru(směrováno ke středu zakřivení trajektorie).

V závislosti na tečné a normální složce zrychlení lze pohyb klasifikovat takto:

1)
, A n = 0 - přímočarý rovnoměrný pohyb;

2)
, A n = 0 - přímočarý rovnoměrný pohyb. S tímto typem pohybu

Li počáteční okamžikčas t 1 = 0 a počáteční rychlost v = v T.I. Studna fyzika: [učebnice pro strojírenství a technické...

Směrnice č. 1 pro studenty 1. ročníku Lékařské a biologické fakulty, semestr č. 1

Dokument

... (2,1m; l=10m; 1,3s) Literatura: Trofimová T.I. Studna fyzika: Proc. příspěvek na SŠ.-18 ... rychlost. (0,43) Literatura: Trofimová T.I. Studna fyzika: Proc. příspěvek na střední školy.- ... při dopadu. () Literatura: Trofimová T.I. Studna fyzika: Proc. příspěvek na vysoké školy.- ...

11. vydání, ster. - M.: 2006.- 560 s.

Učebnice (9. vydání, přepracované a rozšířené, 2004) se skládá ze sedmi částí, které nastiňují fyzikální základy mechaniky, molekulární fyziky a termodynamiky, elektřiny a magnetismu, optiky, kvantové fyziky atomů, molekul a pevných látek, fyziky atomové jádro a elementární částice. Otázka kombinace mechanických a elektromagnetických kmitů byla racionálně vyřešena. Je nastolena logická kontinuita a propojení mezi klasickou a moderní fyzikou. Dáno Kontrolní otázky a úkoly k samostatnému řešení.

Pro studenty strojírenských a technických oborů vysokých škol.

Formát: pdf/zip (11- e ed., 2006, 560s.)

Velikost: 6 MB

Stažení:

RGhost

1. Fyzikální základy mechaniky.
Kapitola 1. Prvky kinematiky

§ 1. Modely v mechanice. Referenční systém. Trajektorie, délka dráhy, vektor posunutí

§ 2. Rychlost

§ 3. Zrychlení a jeho složky

§ 4. Úhlová rychlost a úhlové zrychlení

Úkoly

Kapitola 2. Dynamika hmotného bodu a translační pohyb tuhého tělesa Síla

§ 6. Newtonův druhý zákon

§ 7. Třetí Newtonův zákon

§ 8. Třecí síly

§ 9. Zákon zachování hybnosti. Těžiště

§ 10. Pohybová rovnice tělesa o proměnné hmotnosti

Úkoly

Kapitola 3. Práce a energie

§ 11. Energie, práce, síla

§ 12. Kinetické a potenciální energie

§ 13. Zákon zachování energie

§ 14. Grafické znázornění energie

§ 15. Náraz absolutně pružných a nepružných těles

Úkoly

Kapitola 4

§ 16. Moment setrvačnosti

§ 17. Kinetická energie rotace

§ 18. Moment síly. Rovnice dynamiky rotačního pohybu tuhého tělesa.

§ 19. Moment hybnosti a zákon jeho zachování
§ 20. Volné nápravy. Gyroskop
§ 21. Deformace tuhého tělesa
Úkoly

Kapitola 5 Základy teorie pole
§ 22. Keplerovy zákony. Zákon gravitace
§ 23. Gravitace a hmotnost. Stav beztíže.. 48 y 24. Gravitační pole a jeho intenzita
§ 25. Práce v gravitačním poli. Potenciál gravitačního pole
§ 26. Kosmické rychlosti

§ 27. Neinerciální vztažné soustavy. Setrvačné síly
Úkoly

Kapitola 6
§ 28. Tlak v kapalině a plynu
§ 29. Rovnice kontinuity
§ 30. Bernoullova rovnice a důsledky z ní
§ 31. Viskozita (vnitřní tření). Laminární a turbulentní režimy proudění tekutin
§ 32. Metody stanovení viskozity
§ 33. Pohyb těles v kapalinách a plynech

Úkoly
Kapitola 7
§ 35. Postuláty speciální (soukromé) teorie relativity
§ 36. Lorentzovy proměny
§ 37. Důsledky Lorentzových transformací
§ 38. Interval mezi událostmi
§ 39. Základní zákon relativistické dynamiky hmotného bodu
§ 40. Zákon o vztahu hmoty a energie
Úkoly

2. Základy molekulové fyziky a termodynamiky
Kapitola 8 ideální plyny
§ 41. Metody výzkumu. Zažité zákony ideálního plynu
§ 42. Rovnice Clapeyron - Mendělejev
§ 43. Základní rovnice molekulárně-kinetické teorie ideálních plynů
§ 44. Maxwellův zákon o rozdělení molekul ideálního plynu podle rychlostí a energií tepelného pohybu
§ 45. Barometrický vzorec. Boltzmannovo rozdělení
§ 46. Průměrný počet srážek a střední volná dráha molekul
§ 47. Experimentální zdůvodnění molekulárně-kinetické teorie
§ 48. Transportní jevy v termodynamicky nerovnovážných systémech
§ 49. Vakuum a způsoby jeho získání. Vlastnosti ultrazředěných plynů
Úkoly

Kapitola 9. Základy termodynamiky.
§ 50. Počet stupňů volnosti molekuly. Zákon rovnoměrného rozložení energie ve stupních volnosti molekul
§ 51. První termodynamický zákon
§ 52. Práce plynu se změnou jeho objemu
§ 53. Tepelná kapacita
§ 54. Aplikace prvního zákona termodynamického na izoprocesy
§ 55. Adiabatický proces. Polytropní proces
§ 57. Entropie, její statistická interpretace a souvislost s termodynamickou pravděpodobností
§ 58. Druhý zákon termodynamický
§ 59. Tepelné motory a chladničky Carnotův cyklus a jeho účinnost pro ideální plyn
Úkoly
Kapitola 10
§ 61. Van der Waalsova rovnice
§ 62. Van der Waalsovy izotermy a jejich analýza
§ 63. Vnitřní energie skutečný plyn
§ 64. Joule-Thomsonův efekt
§ 65. Zkapalňování plynů
§ 66. Vlastnosti kapalin. Povrchové napětí
§ 67. Smáčení
§ 68. Tlak pod zakřiveným povrchem kapaliny
§ 69. Kapilární jevy
§ 70. Pevná tělesa. Mono- a polykrystaly
§ 71. Druhy krystalických pevných látek
§ 72. Vady v krystalech
§ 75. Fázové přechody prvního a druhého druhu
§ 76. Stavový diagram. trojitý bod
Úkoly

3. Elektřina a magnetismus
Kapitola 11
§ 77. Zákon zachování elektrického náboje
§ 78. Coulombův zákon
§ 79. Elektrostatické pole. Síla elektrostatického pole
§ 80. Princip superpozice elektrostatických polí. dipólové pole
§ 81. Gaussova věta pro elektrostatické pole ve vakuu
§ 82. Aplikace Gaussovy věty na výpočet některých elektrostatických polí ve vakuu
§ 83. Oběh vektoru intenzity elektrostatického pole
§ 84. Potenciál elektrostatického pole
§ 85. Napětí jako potenciální gradient. Ekvipotenciální plochy
§ 86. Výpočet rozdílu potenciálu od intenzity pole
§ 87. Druhy dielektrik. Polarizace dielektrik
§ 88. Polarizace. Síla pole v dielektriku
§ 89. Elektrické míchání. Gaussova věta pro elektrostatické pole v dielektriku
§ 90. Podmínky na rozhraní mezi dvěma dielektrickými médii
§ 91. Feroelektrika
§ 92. Vodiče v elektrostatickém poli
§ 93. Elektrická kapacita osamělého vodiče
§ 94. Kondenzátory
§ 95. Energie soustavy nábojů, osamoceného vodiče a kondenzátoru. Energie elektrostatického pole
Úkoly
Kapitola 12
§ 96. Elektrický proud, síla a proudová hustota
§ 97. Vnější síly. Elektromotorická síla a napětí
§ 98. Ohmův zákon. Odpor vodiče

§ 99. Práce a moc. Joule-Lenzův zákon
§ 100. Ohmův zákon pro nehomogenní úsek řetězce
§ 101. Kirchhoffova pravidla pro rozvětvené okruhy
Úkoly
Kapitola 13
§ 104. Pracovní funkce elektronů z kovu
§ 105. Emisní jevy a jejich aplikace
§ 106. Ionizace plynů. Nesamostatný výboj plynu
§ 107. Samostatný výboj plynu a jeho druhy
§ 108. Plazma a jeho vlastnosti
Úkoly

Kapitola 14
§ 109. Magnetické pole a jeho charakteristiky
§ 110. Zákon Biot - Savart - Laplace a jeho aplikace na výpočet magnetického pole
§ 111. Amperův zákon. Interakce paralelních proudů
§ 112. Magnetická konstanta. Jednotky magnetické indukce a síly magnetického pole
§ 113. Magnetické pole pohybujícího se náboje
§ 114. Působení magnetického pole na pohybující se náboj
§ 115. Pohyb nabitých částic v magnetickém poli
§ 117. Hallův efekt
§ 118. Oběh vektoru B magnetického pole ve vakuu
§ 119. Magnetická pole solenoidu a toroidu
§ 121. Práce na pohybu vodiče a obvodu s proudem v magnetickém poli
Úkoly

Kapitola 15
§ 122. Fenomén elektromagnetické indukce (Faradayovy experimenty
§ 123. Faradayův zákon a jeho odvození ze zákona zachování energie
§ 125 Vířivé proudy (Foucaultovy proudy
§ 126. Indukčnost obvodu. vlastní indukce
§ 127. Proudy při otevírání a zavírání obvodu
§ 128. Vzájemná indukce
§ 129. Transformátory
§130. Energie magnetického pole
dače
Kapitola 16 Magnetické vlastnosti látek
§ 131. Magnetické momenty elektronů a atomů
§ 132. DNA- a paramagnetismus
§ 133. Magnetizace. Magnetické pole ve hmotě
§ 134. Podmínky na rozhraní mezi dvěma magnety
§ 135. Feromagnetika a jejich vlastnosti

§ 136. Povaha feromagnetismu
Úkoly
Kapitola 17
§ 137. Vírivé elektrické pole
§ 138. Výtlačný proud
§ 139. Maxwellovy rovnice pro elektromagnetické pole

4. Kmity a vlny.
Kapitola 18
§ 140. Harmonické kmity a jejich charakteristiky
§ 141. Mechanické harmonické kmity
§ 142. Harmonický oscilátor. Jarní, fyzické a matematická kyvadla
§ 144. Dodatek harmonické vibrace stejný směr a stejná frekvence. bije
§ 145. Sčítání vzájemně kolmých kmitů
§ 146. Diferenciální rovnice volné tlumené kmity (mechanické a elektromagnetické) a jejich řešení. Vlastní oscilace
§ 147. Diferenciální rovnice vynucených kmitů (mechanických a elektromagnetických) a její řešení
§ 148. Amplituda a fáze vynucených kmitů (mechanických a elektromagnetických). Rezonance
§ 149. Střídavý proud
§ 150. Stresová rezonance
§ 151. Rezonance proudů
§ 152. Výkon uvolněný v obvodu střídavého proudu
Úkoly

Kapitola 19
§ 153. Vlnové procesy. Podélné a příčné vlny
§ 154. Rovnice postupné vlny. fázová rychlost. vlnová rovnice

§ 155. Zásada superpozice. skupinová rychlost
§ 156. Rušení vlnění
§ 157. stojaté vlny
§ 158. Zvukové vlny
§ 159. Dopplerův jev v akustice
§ 160. Ultrazvuk a jeho aplikace

Úkoly

Kapitola 20
§ 161. Experimentální výroba elektromagnetických vln
§ 162. Diferenciální rovnice elektromagnetické vlny

§ 163. Energie elektromagnetických vln. Impuls elektromagnetického pole

§ 164. Záření dipólu. Aplikace elektromagnetických vln
Úkoly

5. Optika. Kvantová povaha záření.

Kapitola 21. Prvky geometrické a elektronické optiky.
§ 165. Základní zákony optiky. totální odraz
§ 166. Tenké čočky. Obraz objektů pomocí čoček
§ 167. Aberace (chyby) optické systémy
§ 168. Základní fotometrické veličiny a jejich jednotky
Úkoly
Kapitola 22
§ 170. Vývoj představ o povaze světla
§ 171. Koherence a monochromatičnost světelných vln
§ 172. Rušení světla
§ 173. Metody pozorování interference světla
§ 174. Rušení světla v tenkých vrstvách
§ 175. Aplikace rušení světla
Kapitola 23
§ 177. Metoda Fresnelových zón. Přímé šíření světla
§ 178. Fresnelova difrakce kruhovým otvorem a kotoučem
§ 179. Fraunhoferova difrakce o jednu štěrbinu
§ 180. Fraunhoferova difrakce na difrakční mřížce
§ 181. Prostorová mříž. rozptyl světla
§ 182. Difrakce na prostorové mřížce. Wolfe-Bragsův vzorec
§ 183. Rozlišení optických přístrojů
§ 184. Pojem holografie
Úkoly

Kapitola 24. Interakce elektromagnetických vln s hmotou.
§ 185. Rozptyl světla
Sekce 186. Elektronická teorie rozptyl světla
§ 188. Dopplerův jev
§ 189. Vavilovovo-Čerenkovovo záření

Úkoly
Kapitola 25
§ 190. Přirozené a polarizované světlo
§ 191. Polarizace světla při odrazu a lomu na hranici dvou dielektrik
§ 192. Dvojitý lom
§ 193. Polarizační hranoly a polaroidy
Sekce 194 Analýza polarizované světlo

§ 195. Umělá optická anizotropie
§ 196. Otočení roviny polarizace

Úkoly

Kapitola 26. Kvantová povaha záření.
§ 197. Tepelné záření a jeho charakteristiky.

§ 198. Kirchhoffův zákon
§ 199. Stefan-Boltzmannovy zákony a vídeňské posuny

§ 200. Vzorce Rayleigh-Jeans a Planck.
§ 201. Optická pyrometrie. Tepelné světelné zdroje
§ 203. Einsteinova rovnice pro vnější fotoelektrický jev. Experimentální potvrzení kvantových vlastností světla
§ 204. Aplikace fotoelektrického jevu
§ 205. Hmotnost a hybnost fotonu. lehký tlak
§ 206. Comptonův jev a jeho elementární teorie
§ 207. Jednota korpuskulárních a vlnových vlastností elektromagnetického záření
Úkoly

6. Základy kvantové fyziky

Kapitola 27. Bohrova teorie atomu vodíku.

§ 208. Modely atomu od Thomsona a Rutherforda
§ 209. Čárové spektrum atomu vodíku
§ 210. Bohrovy postuláty
§ 211. Frankovy pokusy v Hertzu
§ 212. Spektrum atomu vodíku podle Bohra

Úkoly

Kapitola 28
§ 213. Korpuskulárně-vlnový dualismus vlastností hmoty
§ 214. Některé vlastnosti de Broglieho vln
§ 215. Vztah nejistoty
§ 216. Vlnová funkce a její statistický význam
§ 217. Obecná Schrödingerova rovnice. Schrödingerova rovnice pro stacionární stavy
§ 218. Zásada kauzality v kvantová mechanika
§ 219. Pohyb volné částice
§ 222. Lineární harmonický oscilátor v kvantové mechanice
Úkoly
Kapitola 29
§ 223. Atom vodíku v kvantové mechanice
§ 224. L-stav elektronu v atomu vodíku
§ 225. Elektronový spin. Roztočit kvantové číslo
§ 226. Zásada nerozlišitelnosti shodných částic. Fermiony a bosony
Mendělejev
§ 229. Rentgenová spektra
§ 231. Molekulární spektra. Ramanův rozptyl světla
§ 232. Absorpce, spontánní a stimulovaná emise
(lasery
Úkoly
Kapitola 30
§ 234. Kvantová statistika. fázový prostor. distribuční funkce
§ 235. Koncept Bose-Einsteinovy ​​a Fermi-Diracovy kvantové statistiky
§ 236. Degenerovaný elektronový plyn v kovech
§ 237. Pojem o kvantová teorie tepelná kapacita. Phonoly
§ 238. Závěry kvantové teorie elektrické vodivosti kovů
! Josefův efekt
Úkoly
Kapitola 31
§ 240. Pojem zónové teorie pevných látek
§ 241. Kovy, dielektrika a polovodiče podle zónové teorie
§ 242. Vlastní vodivost polovodičů
§ 243. Příměsová vodivost polovodičů
§ 244. Fotovodivost polovodičů
§ 245. Luminiscence pevných látek
§ 246. Styk dvou kovů podle teorie pásma
§ 247. Termoelektrické jevy a jejich aplikace
§ 248. Usměrnění na kontaktu kov-polovodič
Sekce 250. Polovodičové diody a triody (tranzistory
Úkoly

7. Základy fyziky atomového jádra a elementárních částic.

Kapitola 32

§ 252. Hmotnostní defekt a vazebná energie, jádra

§ 253. Spin jádra a jeho magnetický moment

§ 254. Jaderné síly. Modely jádra

§ 255. Radioaktivní záření a jeho druhy Pravidla přemístění

§ 257. Zákonitosti a-úpadku

§ 259. Gama záření a jeho vlastnosti.

§ 260. Rezonanční absorpce y-záření (Mössbauerův efekt

§ 261. Způsoby pozorování a registrace radioaktivního záření a částic

§ 262. Jaderné reakce a jejich hlavní typy

§ 263. Pozitron. /> -Rozklad. Elektronické snímání

§ 265. Reakce jaderného štěpení
§ 266. Řetězová reakce štěpení
§ 267. Pojem jaderná energetika
§ 268. Reakce fúze atomových jader. Problém spravovaných termonukleární reakce
Úkoly
Kapitola 33
§ 269. Kosmické záření
§ 270. Miony a jejich vlastnosti
§ 271. Mezony a jejich vlastnosti
§ 272. Typy interakcí elementárních částic
§ 273. Částice a antičástice
§ 274. Hyperony. Podivnost a parita elementárních částic
§ 275. Klasifikace elementárních částic. Kvarky
Úkoly
Základní zákony a vzorce
1. Fyzikální základy mechaniky
2. Základy molekulové fyziky a termodynamiky
4. Kmity a vlny
5. Optika. Kvantová povaha záření
6. Základy kvantové fyziky atomů, molekul a pevných látek

7. Základy fyziky atomového jádra a elementárních částic
Předmětový rejstřík

Název: Kurz fyziky. 1990.

Příručka je zpracována v souladu s fyzikálním programem pro studenty vysokých škol. Skládá se ze sedmi částí, které nastiňují fyzikální základy mechaniky, molekulární fyziky a termodynamiky, elektřiny a magnetismu, optiky, kvantové fyziky atomů, molekul a pevných látek, fyziky atomového jádra a elementárních částic. Příručka vytváří logickou návaznost a propojení mezi klasickou a moderní fyzikou.
Ve druhém vydání (1.-1985) byly provedeny změny, jsou uvedeny kontrolní otázky a úkoly k samostatnému řešení.

Učebnice je napsána v souladu s aktuálním programem kurzu fyziky pro strojírenské a technické obory vysokých škol.
Malý objem učebnice je dosažen pečlivým výběrem a výstižným podáním látky.
Kniha se skládá ze sedmi částí. V první části je podán systematický výklad fyzikálních základů klasické mechaniky a jsou zvažovány i prvky speciální (partikulární) teorie relativity. Druhá část je věnována základům molekulové fyziky a termodynamiky. Třetí část se zabývá elektrostatikou, stejnosměrným elektrickým proudem a elektromagnetismem. Ve čtvrté části věnované prezentaci kmitů a vlnění jsou paralelně uvažovány mechanické a elektromagnetické kmity, jsou naznačeny jejich podobnosti a rozdíly a jsou porovnány fyzikální procesy probíhající při odpovídajících kmitách. Pátá část se zabývá prvky geometrické a elektronické optiky, vlnové optiky a kvantové podstaty záření. Šestá část je věnována prvkům kvantové fyziky atomů, molekul a pevných látek. Sedmá část nastiňuje prvky fyziky atomového jádra a elementárních částic.

OBSAH
Úvodní slovo
Úvod
Předmět fyziky a jeho vztah k ostatním vědám
Jednotky fyzikálních veličin
1. Fyzikální základy mechaniky.
Kapitola 1. Prvky kinematiky
§ 1. Modely v mechanice. Referenční systém. Trajektorie, délka dráhy, vektor posunutí
§ 2. Rychlost
§ 3. Zrychlení a jeho složky
§ 4. Úhlová rychlost a úhlové zrychlení
Úkoly
Kapitola 2. Dynamika hmotného bodu a translační pohyb tuhého tělesa Síla
§ 6. Newtonův druhý zákon
§ 7. Třetí Newtonův zákon
§ 8. Třecí síly
§ 9. Zákon zachování hybnosti. Těžiště
§ 10. Pohybová rovnice tělesa o proměnné hmotnosti
Úkoly
Kapitola 3. Práce a energie
§ 11. Energie, práce, síla
§ 12. Kinetické a potenciální energie
§ 13. Zákon zachování energie
§ 14. Grafické znázornění energie
§ 15. Náraz absolutně pružných a nepružných těles
Úkoly
Kapitola 4
§ 16. Moment setrvačnosti
§ 17. Kinetická energie rotace
§ 18. Moment síly. Rovnice dynamiky rotační pohyb pevné tělo.
§ 19. Moment hybnosti a zákon jeho zachování
§ 20. Volné nápravy. Gyroskop
§ 21. Deformace tuhého tělesa
Úkoly
Kapitola 5 Základy teorie pole
§ 22. Keplerovy zákony. Zákon gravitace
§ 23. Gravitace a hmotnost. Stav beztíže 48 y 24. Gravitační pole a jeho intenzita
§ 25. Práce v gravitačním poli. Potenciál gravitačního pole
§ 26. Kosmické rychlosti
§ 27. Neinerciální vztažné soustavy. Setrvačné síly
Úkoly
Kapitola 6
§ 28. Tlak v kapalině a plynu
§ 29. Rovnice kontinuity
§ 30. Bernoullova rovnice a důsledky z ní
§ 31. Viskozita (vnitřní tření). Laminární a turbulentní režimy proudění tekutin
§ 32. Metody stanovení viskozity
§ 33. Pohyb těles v kapalinách a plynech
Úkoly
Kapitola 7
§ 35. Postuláty speciální (soukromé) teorie relativity
§ 36. Lorentzovy proměny
§ 37. Důsledky Lorentzových transformací
§ 38. Interval mezi událostmi
§ 39. Základní zákon relativistické dynamiky hmotného bodu
§ 40. Zákon o vztahu hmoty a energie
Úkoly

Kapitola 8
§ 41. Metody výzkumu. Zažité zákony ideálního plynu
§ 42. Rovnice Clapeyron - Mendělejev
§ 43. Základní rovnice molekulárně-kinetické teorie ideálních plynů
§ 44. Maxwellův zákon o rozdělení molekul ideálního plynu podle rychlostí a energií tepelného pohybu
§ 45. Barometrický vzorec. Boltzmannovo rozdělení
§ 46. Průměrný počet srážek a střední volná dráha molekul
§ 47. Experimentální zdůvodnění molekulárně-kinetické teorie
§ 48. Transportní jevy v termodynamicky nerovnovážných systémech
§ 49. Vakuum a způsoby jeho získání. Vlastnosti ultrazředěných plynů
Úkoly
Kapitola 9. Základy termodynamiky.
§ 50. Počet stupňů volnosti molekuly. Zákon rovnoměrného rozložení energie ve stupních volnosti molekul
§ 51. První termodynamický zákon
§ 52. Práce plynu se změnou jeho objemu
§ 53. Tepelná kapacita
§ 54. Aplikace prvního zákona termodynamického na izoprocesy
§ 55. Adiabatický proces. Polytropní proces
§ 57. Entropie, její statistická interpretace a souvislost s termodynamickou pravděpodobností
§ 58. Druhý zákon termodynamický
§ 59. Tepelné motory a chladničky Carnotův cyklus a jeho účinnost pro ideální plyn
Úkoly
Kapitola 10
§ 61. Van der Waalsova rovnice
§ 62. Van der Waalsovy izotermy a jejich analýza
§ 63. Vnitřní energie skutečného plynu
§ 64. Joule-Thomsonův efekt
§ 65. Zkapalňování plynů
§ 66. Vlastnosti kapalin. Povrchové napětí
§ 67. Smáčení
§ 68. Tlak pod zakřiveným povrchem kapaliny
§ 69. Kapilární jevy
§ 70. Pevná tělesa. Mono- a polykrystaly
§ 71. Druhy krystalických pevných látek
§ 72. Vady v krystalech
§ 75. Fázové přechody prvního a druhého druhu
§ 76. Stavový diagram. trojitý bod
Úkoly
3. Elektřina a magnetismus
Kapitola 11
§ 77. Zákon zachování elektrického náboje
§ 78. Coulombův zákon
§ 79. Elektrostatické pole. Síla elektrostatického pole
§ 80. Princip superpozice elektrostatických polí. dipólové pole
§ 81. Gaussova věta pro elektrostatické pole ve vakuu
§ 82. Aplikace Gaussovy věty na výpočet některých elektrostatických polí ve vakuu
§ 83. Oběh vektoru intenzity elektrostatického pole
§ 84. Potenciál elektrostatického pole
§ 85. Napětí jako potenciální gradient. Ekvipotenciální plochy
§ 86. Výpočet rozdílu potenciálu od intenzity pole
§ 87. Druhy dielektrik. Polarizace dielektrik
§ 88. Polarizace. Síla pole v dielektriku
§ 89. Elektrické míchání. Gaussova věta pro elektrostatické pole v dielektriku
§ 90. Podmínky na rozhraní mezi dvěma dielektrickými médii
§ 91. Feroelektrika
§ 92. Vodiče v elektrostatickém poli
§ 93. Elektrická kapacita osamělého vodiče
§ 94. Kondenzátory
§ 95. Energie soustavy nábojů, osamoceného vodiče a kondenzátoru. Energie elektrostatického pole
Úkoly
Kapitola 12
§ 96. Elektrický proud, síla a proudová hustota
§ 97. Vnější síly. Elektromotorická síla a napětí
§ 98. Ohmův zákon. Odpor vodiče
§ 99. Práce a moc. Joule-Lenzův zákon
§ 100. Ohmův zákon pro nehomogenní úsek řetězce
§ 101. Kirchhoffova pravidla pro rozvětvené okruhy
Úkoly
Kapitola 13
§ 104. Pracovní funkce elektronů z kovu
§ 105. Emisní jevy a jejich aplikace
§ 106. Ionizace plynů. Nesamostatný výboj plynu
§ 107. Samostatný výboj plynu a jeho druhy
§ 108. Plazma a jeho vlastnosti
Úkoly
Kapitola 14
§ 109. Magnetické pole a jeho charakteristiky
§ 110. Zákon Biot - Savart - Laplace a jeho aplikace na výpočet magnetického pole
§ 111. Amperův zákon. Interakce paralelních proudů
§ 112. Magnetická konstanta. Jednotky magnetické indukce a síly magnetického pole
§ 113. Magnetické pole pohybujícího se náboje
§ 114. Působení magnetického pole na pohybující se náboj
§ 115. Pohyb nabitých částic v magnetickém poli
§ 117. Hallův efekt
§ 118. Oběh vektoru B magnetického pole ve vakuu
§ 119. Magnetická pole solenoidu a toroidu
§ 121. Práce na pohybu vodiče a obvodu s proudem v magnetickém poli
Úkoly
Kapitola 15
§ 122. Fenomén elektromagnetické indukce (Faradayovy experimenty
§ 123. Faradayův zákon a jeho odvození ze zákona zachování energie
§ 125 Vířivé proudy (Foucaultovy proudy
§ 126. Indukčnost obvodu. vlastní indukce
§ 127. Proudy při otevírání a zavírání obvodu
§ 128. Vzájemná indukce
§ 129. Transformátory
§130. Energie magnetického pole
Úkoly
Kapitola 16
§ 131. Magnetické momenty elektronů a atomů
§ 132. DNA- a paramagnetismus
§ 133. Magnetizace. Magnetické pole ve hmotě
§ 134. Podmínky na rozhraní mezi dvěma magnety
§ 135. Feromagnetika a jejich vlastnosti
§ 136. Povaha feromagnetismu
Úkoly
Kapitola 17
§ 137. Vírivé elektrické pole
§ 138. Výtlačný proud
§ 139. Maxwellovy rovnice pro elektromagnetické pole
4. Kmity a vlny.
Kapitola 18
§ 140. Harmonické kmity a jejich charakteristiky
§ 141. Mechanické harmonické kmity
§ 142. Harmonický oscilátor. Pružinová, fyzikální a matematická kyvadla
§ 144. Sčítání harmonických kmitů stejného směru a stejné frekvence. bije
§ 145. Sčítání vzájemně kolmých kmitů
§ 146. Diferenciální rovnice volných tlumených kmitů (mechanických a elektromagnetických) a její řešení. Vlastní oscilace
§ 147. Diferenciální rovnice vynucených kmitů (mechanických a elektromagnetických) a její řešení
§ 148. Amplituda a fáze vynucených kmitů (mechanických a elektromagnetických). Rezonance
§ 149. Střídavý proud
§ 150. Stresová rezonance
§ 151. Rezonance proudů
§ 152. Výkon uvolněný v obvodu střídavého proudu
Úkoly
Kapitola 19
§ 153. Vlnové procesy. Podélné a příčné vlny
§ 154. Rovnice postupné vlny. fázová rychlost. vlnová rovnice
§ 155. Zásada superpozice. skupinová rychlost
§ 156. Rušení vlnění
§ 157. Stojaté vlny
§ 158. Zvukové vlny
§ 159. Dopplerův jev v akustice
§ 160. Ultrazvuk a jeho aplikace
Úkoly
Kapitola 20
§ 161. Experimentální výroba elektromagnetických vln
§ 162. Diferenciální rovnice elektromagnetické vlny
§ 163. Energie elektromagnetických vln. Impuls elektromagnetického pole
§ 164. Záření dipólu. Aplikace elektromagnetických vln
Úkoly
5. Optika. Kvantová povaha záření.
Kapitola 21. Prvky geometrické a elektronické optiky.
§ 165. Základní zákony optiky. totální odraz
§ 166. Tenké čočky. Obraz objektů pomocí čoček
§ 167. Aberace (chyby) optických soustav
§ 168. Základní fotometrické veličiny a jejich jednotky
Úkoly
Kapitola 22
§ 170. Vývoj představ o povaze světla
§ 171. Koherence a monochromatičnost světelných vln
§ 172. Rušení světla
§ 173. Metody pozorování interference světla
§ 174. Rušení světla v tenkých vrstvách
§ 175. Aplikace rušení světla
Kapitola 23
§ 177. Metoda Fresnelových zón. Přímé šíření světla
§ 178. Fresnelova difrakce kruhovým otvorem a kotoučem
§ 179. Fraunhoferova difrakce o jednu štěrbinu
§ 180. Fraunhoferova difrakce na difrakční mřížce
§ 181. Prostorová mříž. rozptyl světla
§ 182. Difrakce na prostorové mřížce. Wolfe-Bragsův vzorec
§ 183. Rozlišení optických přístrojů
§ 184. Pojem holografie
Úkoly
Kapitola 24. Interakce elektromagnetických vln s hmotou.
§ 185. Rozptyl světla
§ 186. Elektronová teorie rozptylu světla
§ 188. Dopplerův jev
§ 189. Vavilovovo-Čerenkovovo záření
Úkoly
Kapitola 25
§ 190. Přirozené a polarizované světlo
§ 191. Polarizace světla při odrazu a lomu na hranici dvou dielektrik
§ 192. Dvojitý lom
§ 193. Polarizační hranoly a polaroidy
§ 194. Analýza polarizovaného světla
§ 195. Umělá optická anizotropie
§ 196. Otočení roviny polarizace
Úkoly
Kapitola 26. Kvantová povaha záření.
§ 197. Tepelné záření a jeho charakteristiky.
§ 198. Kirchhoffův zákon
§ 199. Stefan-Boltzmannovy zákony a vídeňské posuny
§ 200. Vzorce Rayleigh-Jeans a Planck.
§ 201. Optická pyrometrie. Tepelné světelné zdroje
§ 203. Einsteinova rovnice pro vnější fotoelektrický jev. Experimentální potvrzení kvantových vlastností světla
§ 204. Aplikace fotoelektrického jevu
§ 205. Hmotnost a hybnost fotonu. lehký tlak
§ 206. Comptonův jev a jeho elementární teorie
§ 207. Jednota korpuskulárních a vlnových vlastností elektromagnetického záření
Úkoly
6. Základy kvantové fyziky
Kapitola 27. Bohrova teorie atomu vodíku.
§ 208. Modely atomu od Thomsona a Rutherforda
§ 209. Čárové spektrum atomu vodíku
§ 210. Bohrovy postuláty
§ 211. Frankovy pokusy v Hertzu
§ 212. Spektrum atomu vodíku podle Bohra
Úkoly
Kapitola 28
§ 213. Korpuskulárně-vlnový dualismus vlastností hmoty
§ 214. Některé vlastnosti de Broglieho vln
§ 215. Vztah nejistoty
§ 216. Vlnová funkce a její statistický význam
§ 217. Obecná Schrödingerova rovnice. Schrödingerova rovnice pro stacionární stavy
§ 218. Princip kauzality v kvantové mechanice
§ 219. Pohyb volné částice
§ 222. Lineární harmonický oscilátor v kvantové mechanice
Úkoly
Kapitola 29
§ 223. Atom vodíku v kvantové mechanice
§ 224. L-stav elektronu v atomu vodíku
§ 225. Elektronový spin. Spinové kvantové číslo
§ 226. Zásada nerozlišitelnosti shodných částic. Fermiony a bosony
Mendělejev
§ 229. Rentgenová spektra
§ 231. Molekulová spektra. Ramanův rozptyl světla
§ 232. Absorpce, spontánní a stimulovaná emise
(lasery
Úkoly
Kapitola 30
§ 234. Kvantová statistika. fázový prostor. distribuční funkce
§ 235. Koncept Bose-Einsteinovy ​​a Fermi-Diracovy kvantové statistiky
§ 236. Degenerovaný elektronový plyn v kovech
§ 237. Pojem kvantové teorie tepelné kapacity. Phonoly
§ 238. Závěry kvantové teorie elektrické vodivosti kovů Josephsonovým jevem
Úkoly
Kapitola 31
§ 240. Pojem zónové teorie pevných látek
§ 241. Kovy, dielektrika a polovodiče podle zónové teorie
§ 242. Vlastní vodivost polovodičů
§ 243. Příměsová vodivost polovodičů
§ 244. Fotovodivost polovodičů
§ 245. Luminiscence pevných látek
§ 246. Styk dvou kovů podle teorie pásma
§ 247. Termoelektrické jevy a jejich aplikace
§ 248. Usměrnění na kontaktu kov-polovodič
§ 250. Polovodičové diody a triody (tranzistory
Úkoly
7. Základy fyziky atomového jádra a elementárních částic.
Kapitola 32
§ 252. Hmotnostní defekt a vazebná energie, jádra
§ 253. Spin jádra a jeho magnetický moment
§ 254. Jaderné síly. Modely jádra
§ 255. Radioaktivní záření a jeho druhy Pravidla přemístění
§ 257. Zákonitosti a-úpadku
§ 259. Gama záření a jeho vlastnosti
§ 260. Rezonanční absorpce γ-záření (Mössbauerův jev)
§ 261. Způsoby pozorování a registrace radioaktivního záření a částic
§ 262. Jaderné reakce a jejich hlavní typy
§ 263. Pozitron. Rozklad. Elektronické snímání
§ 265. Reakce jaderného štěpení
§ 266. Řetězová reakce štěpení
§ 267. Pojem jaderná energetika
§ 268. Reakce fúze atomových jader. Problém řízených termonukleárních reakcí
Úkoly
Kapitola 33
§ 269. Kosmické záření
§ 270. Miony a jejich vlastnosti
§ 271. Mezony a jejich vlastnosti
§ 272. Typy interakcí elementárních částic
§ 273. Částice a antičástice
§ 274. Hyperony. Podivnost a parita elementárních částic
§ 275. Klasifikace elementárních částic. Kvarky
Úkoly
Základní zákony a vzorce
1. Fyzikální základy mechaniky
2. Základy molekulové fyziky a termodynamiky
4. Kmity a vlny
5. Optika. Kvantová povaha záření
6. Základy kvantové fyziky atomů, molekul a pevných látek
7. Základy fyziky atomového jádra a elementárních částic
Předmětový rejstřík

Učebnice (9. vydání, přepracované a rozšířené, 2004) se skládá ze sedmi částí, které nastiňují fyzikální základy mechaniky, molekulární fyziky a termodynamiky, elektřiny a magnetismu, optiky, kvantové fyziky atomů, molekul a pevných látek, atomové fyziky jádra a elementárních částice. Otázka kombinace mechanických a elektromagnetických kmitů byla racionálně vyřešena. Je nastolena logická kontinuita a propojení mezi klasickou a moderní fyzikou. Jsou uvedeny kontrolní otázky a úkoly k samostatnému řešení.
Pro studenty strojírenských a technických oborů vysokých škol.

PRVKY KINEMATIKA.
Mechanika je část fyziky, která studuje vzorce mechanického pohybu a příčiny, které tento pohyb způsobují nebo mění. mechanický pohyb- jde o časovou změnu vzájemné polohy těles nebo jejich částí.

Vývoj mechaniky jako vědy začíná ve 3. století. př. n. l., kdy starověký řecký vědec Archimedes (287 - 212 př. n. l.) formuloval zákon rovnováhy páky a zákony rovnováhy plovoucích těles. Základní zákony mechaniky stanovil italský fyzik a astronom G. Galileo (1564-1642) a nakonec je formuloval anglický vědec I. Newton (1643-1727).

Mechanika Galileo - Newton se nazývá klasická mechanika. Studuje zákony pohybu makroskopických těles, jejichž rychlosti jsou malé ve srovnání s rychlostí světla c ve vakuu. Zákony pohybu makroskopických těles s rychlostmi srovnatelnými s c studuje relativistická mechanika založená na speciální teorii relativity formulované A. Einsteinem (1879-1955). Pro popis pohybu mikroskopických těles (jednotlivých atomů a elementárních částic) jsou zákony klasické mechaniky nepoužitelné - nahrazují je zákony kvantové mechaniky.

OBSAH
Předmluva 2
Úvod 2
Předmět fyziky a jeho vztah k ostatním vědám 2
Jednotky fyzikálních veličin 3
1 FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY MECHANIKY 4
Kapitola 1 Kinematické prvky 4
§ 1. Modely v mechanice. Referenční systém. Trajektorie, délka dráhy, vektor posunutí 4
§ 2. Rychlost 6
§ 3. Zrychlení a jeho součásti 7
§ 4. Úhlová rychlost a úhlové zrychlení 9
Kapitola 2 Dynamika hmotného bodu a translační pohyb tuhého tělesa 11
§ 5. Newtonův první zákon. Hmotnost. Síla 11
§ 6. Newtonův druhý zákon 11
§ 7. Newtonův třetí zákon 13
§ 8. Třecí síly 13
§ 9. Zákon zachování hybnosti. Těžiště 14
§ 10. Pohybová rovnice tělesa o proměnné hmotnosti 16
Kapitola 3 Práce a energie 17
§jedenáct. Energie, práce, síla 17
§ 12. Kinetické a potenciální energie 18
§ 13. Zákon zachování energie 20
§ 14. Grafické znázornění energie 22
§ 15. Náraz absolutně pružných a nepružných těles 23
Kapitola 4 Mechanika těles 27
§ 16. Moment setrvačnosti 27
§ 17. Kinetická energie rotace 28
§ 18. Moment síly. Rovnice dynamiky rotačního pohybu tuhého tělesa 28
§ 19. Moment hybnosti a zákon zachování 29
§ 20. Volné nápravy. Gyroskop 32
§ 21. Deformace tuhého tělesa 34
Kapitola 5 Gravitace. Základy teorie pole 36
§ 22. Keplerovy zákony. Zákon gravitace 36
§ 23. Gravitace a hmotnost. Stav beztíže 37
§ 24. Gravitační pole a napětí 38
§ 25. Práce v gravitačním poli. Potenciál gravitačního pole 38
§ 26. Vesmírné rychlosti 40
§ 27. Neinerciální vztažné soustavy. Setrvačné síly 40
Kapitola 6 Základy mechaniky tekutin 44
§ 28. Tlak v kapalině a plynu 44
§ 29. Rovnice kontinuity 45
§ 30. Bernoulliho rovnice a její důsledky 46
§ 31. Viskozita (vnitřní tření). Laminární a turbulentní režimy proudění tekutin 48
§ 32. Metody stanovení viskozity 50
§ 33. Pohyb těles v kapalinách a plynech 51
Kapitola 7 Prvky speciální (soukromé) relativity 53
§ 34. Galileovské proměny. Mechanický princip relativity 53
§ 35. Postuláty speciální (partikulární) teorie relativity 54
§ 36. Lorentzovy proměny 55
§ 37. Důsledky Lorentzových transformací 56
§ 38. Interval mezi událostmi 59
§ 39. Základní zákon relativistické dynamiky hmotného bodu 60
§ 40. Zákon o vztahu hmoty a energie 61
2 ZÁKLADY MOLEKULÁRNÍ FYZIKY A TERMODYNAMIKY 63
Kapitola 8 Molekulárně kinetická teorie ideálních plynů 63
§ 41. Statistické a termodynamické metody. Experimentální zákony ideálního plynu 63
§ 42. Rovnice Clapeyron - Mendělejev 66
§ 43. Základní rovnice molekulárně-kinetické teorie ideálních plynů 67
§ 44. Maxwellův zákon o rozdělení molekul ideálního plynu podle rychlostí a energií tepelného pohybu 69
§ 45. Barometrický vzorec. Boltzmannovo rozdělení 71
§ 46. Průměrný počet srážek a střední volná dráha molekul 72
§ 47. Experimentální zdůvodnění molekulárně-kinetické teorie 73
§ 48. Transportní jevy v termodynamicky nerovnovážných systémech 74
§ 48. Vakuum a způsoby jeho získání. Vlastnosti ultrazředěných plynů 76
Kapitola 9 Základy termodynamiky 78
§ 50. Počet stupňů volnosti molekuly. Zákon rovnoměrného rozložení energie ve stupních volnosti molekul 78
§ 51. První termodynamický zákon 79
§ 52. Práce plynu se změnou jeho objemu 80
§ 53. Tepelná kapacita 81
§ 54. Aplikace prvního zákona termodynamického na izoprocesy 82
§ 55. Adiabatický proces. Polytropní proces 84
§ 56. Kruhový proces (cyklus). Vratné a nevratné procesy 86
§ 57. Entropie, její statistická interpretace a souvislost s termodynamickou pravděpodobností 87
§ 58. Druhý termodynamický zákon 89
§ 59. Tepelné motory a chladničky. Carnotův cyklus a jeho účinnost pro ideální plyn 90
Úkoly 92
Kapitola 10 Skutečné plyny, kapaliny a pevné látky 93
§ 60. Síly a potenciální energie mezimolekulární interakce 93
§ 61. Van der Waalsova rovnice 94
§ 62. Van der Waalsovy izotermy a jejich rozbor 95
§ 63. Vnitřní energie skutečného plynu 97
§ 64. Joule-Thomsonův efekt 98
§ 65. Zkapalňování plynů 99
§ 66. Vlastnosti kapalin. Povrchové napětí 100
§ 67. Smáčení 102
§ 68. Tlak pod zakřiveným povrchem kapaliny 103
§ 69. Kapilární jevy 104
§ 70. Pevná tělesa. Mono- a polykrystaly 104
§ 71. Druhy krystalických pevných látek 105
§ 72. Vady krystalů 109
§ 73. Tepelná kapacita pevných látek 110
§ 74. Odpařování, sublimace, tavení a krystalizace. Amorfní tělesa 111
§ 75. Fázové přechody I a II druhu 113
§ 76. Stavový diagram. Trojitý bod 114
Úkoly 115
3 ELEKTŘINA A ELEKTROMAGNETISMUS 116
Kapitola 11 Elektrostatika 116
§ 77. Zákon zachování elektrického náboje 116
§ 78. Coulombův zákon 117
§ 79. Elektrostatické pole. Síla elektrostatického pole 117
§ 80. Princip superpozice elektrostatických polí. Dipólové pole 119
§ 81. Gaussova věta pro elektrostatické pole ve vakuu 120
§ 82. Aplikace Gaussovy věty na výpočet některých elektrostatických polí ve vakuu 122
§ 83. Oběh vektoru síly elektrostatického pole 124
§ 84. Potenciál elektrostatického pole 125
§ 85. Napětí jako potenciální gradient. Ekvipotenciální plochy 126
§ 86. Výpočet rozdílu potenciálu od intenzity pole 127
§ 87. Druhy dielektrik. Polarizace dielektrik 128
§ 88. Polarizace. Síla pole v dielektriku 129
§ 88. Elektrický zdvih. Gaussova věta pro elektrostatické pole v dielektriku 130
§ 90. Podmínky na rozhraní mezi dvěma dielektrickými médii 131
§ 91. Feroelektrika 132
§ 92. Vodiče v elektrostatickém poli 134
§ 93. Elektrická kapacita osamoceného vodiče 136
§ 94. Kondenzátory 136
§ 95. Energie soustavy nábojů, osamoceného vodiče a kondenzátoru. Energie elektrostatického pole 138
Úkoly 140
Kapitola 12 Stejnosměrný elektrický proud 141
§ 96. Elektrický proud, síla a proudová hustota 141
§ 97. Vnější síly. Elektromotorická síla a napětí 142
§ 98. Ohmův zákon. Odpor vodiče 143
§ 99. Práce a proudová síla. Joule-Lenzův zákon 144
§ 100. Ohmův zákon pro nehomogenní úsek řetězce 145
§ 101. Kirchhoffova pravidla pro rozvětvené okruhy 146
Úkoly 148
Kapitola 13 Elektrické proudy v kovech, vakuu a plynech 148
§ 102. Elementární klasická teorie elektrické vodivosti kovů 148
§ 103. Odvození základních zákonů elektrického proudu v klasická teorie elektrická vodivost kovů 149
§ 104. Pracovní funkce elektronů z kovu 151
§ 105. Emisní jevy a jejich aplikace 152
§ 106. Ionizace plynů. Samostatný výboj plynu 154
§ 107. Samostatný výboj plynu a jeho druhy 155
§ 108. Plazma a jeho vlastnosti 158
Úkoly 159
Kapitola 14 Magnetické pole 159
§ 109. Magnetické pole a jeho charakteristiky 159
§ 110. Biotův - Savartův - Laplaceův zákon a jeho aplikace na výpočet magnetického pole 162
§ 111. Amperův zákon. Interakce paralelních proudů 163
§ 112. Magnetická konstanta. Jednotky magnetické indukce a síly magnetického pole 164
§ 113. Magnetické pole pohybujícího se náboje 165
§ 114. Působení magnetického pole na pohybující se náboj 166
§ 115. Pohyb nabitých částic v magnetickém poli 166
§ 116. Urychlovače nabitých částic 167
§ 117. Hallův efekt 169
§ 118. Oběh vektoru B magnetického pole ve vakuu 169
§ 119. Magnetická pole solenoidu a toroidu 171
§ 120. Tok vektoru magnetické indukce. Gaussova věta pro pole B 172
§ 121. Práce na pohybu vodiče a obvodu s proudem v magnetickém poli 172
Úkoly 174
Kapitola 15 Elektromagnetická indukce 174
§122. Fenomén elektromagnetické indukce (Faradayovy experimenty) 174
§ 123. Faradayův zákon a jeho odvození ze zákona zachování energie 175
§ 124. Rotace rámu v magnetickém poli 177
§ 125. Vířivé proudy (Foucaultovy proudy) 177
§ 126. Indukčnost obvodu. Samoindukce 178
§ 127. Proudy při otevírání a zavírání obvodu 179
§ 128. Vzájemná indukce 181
§ 129. Transformátory 182
§ 130. Energie magnetického pole 183
Kapitola 16 Magnetické vlastnosti hmoty 184
§ 131. Magnetické momenty elektronů a atomů 184
§ 132. Dia- a paramagnetismus 186
§ 133. Magnetizace. Magnetické pole ve hmotě 187
§ 134. Podmínky na rozhraní mezi dvěma magnety 189
§ 135. Feromagnetika a jejich vlastnosti 190
§ 136. Povaha feromagnetismu 191
Kapitola 17 Základy Maxwellovy teorie pro elektromagnetické pole 193
§ 137. Vírové elektrické pole 193
§ 138. Výtlačný proud 194
§ 139. Maxwellovy rovnice pro elektromagnetické pole 196
4 KMITY A VLNY 198
Kapitola 18 Mechanické a elektromagnetické vibrace 198
§ 140. Harmonické kmity a jejich charakteristiky 198
§ 141. Mechanické harmonické kmity 200
§ 142. Harmonický oscilátor. Pružinová, fyzikální a matematická kyvadla 201
§ 143. Volné harmonické kmity v oscilační obvod 203
§ 144. Sčítání harmonických kmitů stejného směru a stejné frekvence. Beats 205
§ 145. Sčítání vzájemně kolmých kmitů 206
§ 146. Diferenciální rovnice volných tlumených kmitů (mechanických a elektromagnetických) a její řešení. Vlastní oscilace 208
§ 147. Diferenciální rovnice vynucených kmitů (mechanických a elektromagnetických) a její řešení 211
§ 148. Amplituda a fáze vynucených kmitů (mechanických a elektromagnetických). Rezonance 213
§ 148. Střídavý proud 215
§ 150. Stresová rezonance 217
§ 151. Rezonance proudů 218
§ 152. Výkon uvolněný v obvodu střídavého proudu 219
Kapitola 19 Elastické vlny 221
§ 153. Vlnové procesy. Podélné a příčné vlny 221
§ 154. Rovnice postupné vlny. fázová rychlost. Vlnová rovnice 222
§ 155. Zásada superpozice. Rychlost skupiny 223
§ 156. Rušení vlnění 224
§ 157. Stojaté vlny 225
§ 158. Zvukové vlny 227
S 159. Dopplerův jev v akustice 228
§ 160. Ultrazvuk a jeho aplikace 229
Kapitola 20 Elektromagnetické vlny 230
§ 161. Experimentální výroba elektromagnetických vln 230
§ 162. Diferenciální rovnice elektromagnetické vlny 232
§ 163. Energie elektromagnetických vln. Impuls elektromagnetického pole 233
§ 164. Záření dipólu. Aplikace elektromagnetických vln 234
5 OPTIKA. KVANTOVÁ POVAHA ZÁŘENÍ 236
Kapitola 21 Prvky geometrické a elektronické optiky 236
§ 165. Základní zákony optiky. Úplný odraz 236
§ 166. Tenké čočky. Obraz objektů s čočkami 238
§ 187. Aberace (chyby) optických soustav 241
§ 168. Základní fotometrické veličiny a jejich jednotky 242
§ 189. Prvky elektronické optiky 243
Kapitola 22 Světelné rušení 245
§ 170. Vývoj představ o povaze světla 245
§ 171. Koherence a monochromatičnost světelných vln 248
§ 172. Rušení světla 249
§ 173. Metody pozorování interference světla 250
§ 174. Rušení světla v tenkých vrstvách 252
§ 175. Aplikace rušení světla 254
Kapitola 23 Difrakce světla 257
§ 176. Huygens-Fresnelův princip 257
§ 177. Metoda Fresnelových zón. Přímé šíření světla 258
§ 178. Fresnelova difrakce kruhovým otvorem a kotoučem 260
§ 178. Fraunhoferova difrakce o jednu štěrbinu 261
§ 180. Fraunhoferova difrakce difrakční mřížkou 263
§ 181. Prostorová mříž. Rozptyl světla 265
§ 182. Difrakce na prostorové mřížce. Wolfeův vzorec - Braggs 266
§ 183. Rozlišení optických přístrojů 267
§ 184. Pojem holografie 268
Kapitola 24 Interakce elektromagnetických vln s hmotou 27 0
§ 185. Rozptyl světla 270
§ 186. Elektronová teorie rozptylu záření 271
§ 187. Pohlcování (pohlcování) světla 273
§ 188. Dopplerův jev 274
§ 189. Vavilovovo-Čerenkovovo záření 275
Kapitola 25 Polarizace světla 276
§ 190. Přirozené a polarizované světlo 276
§ 191. Polarizace světla při odrazu a lomu na rozhraní dvou dielektrik 278
§ 192. Dvojitý lom 279
§ 193. Polarizační hranoly a polaroidy 280
§ 194. Rozbor polarizovaného světla 282
§ 195. Umělá optická anizotropie 283
§ 196. Otočení roviny polarizace 284
Kapitola 26 Kvantová povaha záření 285
§ 197. Tepelné záření a jeho charakteristiky 285
§ 188 Kirchhoffův zákon 287
§ 199. Stefan-Boltzmannovy zákony a vídeňské výtlaky 288
§ 200. Rayleighovy vzorce - Jeans a Planck 288
§ 201. Optická pyrometrie. Tepelné světelné zdroje 291
§ 202. Druhy fotoelektrického jevu. Zákony vnějšího fotoelektrického jevu 292
§ 203. Einsteinova rovnice pro vnější fotoelektrický jev. Experimentální potvrzení kvantových vlastností světla 294
§ 204. Aplikace fotoelektrického jevu 296
§ 205. Hmotnost a hybnost fotonu. Lehký tlak 297
§ 206. Comptonův jev a jeho elementární teorie 298
§ 207. Jednota korpuskulárních a vlnových vlastností elektromagnetického záření 299
6 PRVKŮ KVANTOVÉ FYZIKY ATOMŮ, MOLEKUL A PEVNÝCH TĚLES 300
Kapitola 27 Bohrova teorie atomu vodíku 300
§ 208. Modely atomu od Thomsona a Rutherforda 300
§ 209. Čárové spektrum atomu vodíku 301
§ 210. Bohrovy postuláty 302
§ 211. Pokusy Franka a Hertze 303
§ 212. Spektrum atomu vodíku podle Bohra 304
Kapitola 28 Prvky kvantové mechaniky 306
§ 213. Korpuskulárně-vlnový dualismus vlastností hmoty 306
§ 214. Některé vlastnosti da Broglieho vln 308
§ 215 Vztah nejistoty 308
§ 216. Vlnová funkce a její statistický význam 311
§ 217. Obecná Schrödingerova rovnice. Schrödingerova rovnice pro stacionární stavy 312
§ 218. Princip kauzality v páté mechanice 314
§ 219. Pohyb volné částice 314
§ 220. Částice v jednorozměrné pravoúhlé „potenciální studni“ s nekonečně vysokými „stěnami“ 315
§ 221. Průchod částice potenciální bariérou. Tunelový efekt 317
§ 222. Lineární harmonický oscilátor v kvantové mechanice 320
Kapitola 29 Základy moderní fyziky atomů a molekul 321
§ 223. Atom vodíku v kvantové mechanice 321
§ 224. 1s-Stav elektronu v atomu vodíku 324
§ 225. Elektronový spin. Spin kvantové číslo 325
§ 226. Zásada nerozlišitelnosti shodných částic. Fermiony a bosony 326
§ 227. Pauliho zásada. Rozložení elektronů v atomu podle stavů 327
Sekce 228 Periodický systém prvky Mendělejeva 328
§ 229. Rentgenová spektra 330
§ 230. Molekuly: chemické vazby, koncept energetických hladin 332
§ 231. Molekulová spektra. Ramanův rozptyl světla 333
§ 232 Absorpce. Spontánní a stimulovaná emise 334
§ 233. Optické kvantové generátory (lasery) 335
Kapitola 30 Prvky kvantové statistiky 338
§ 234. Kvantová statistika. fázový prostor. Distribuční funkce 338
§ 235. Koncept kvantové statistiky Bose - Einstein a Fermi - Dirac 339
§ 236. Degenerovaný elektronový plyn v kovech 340
§ 237. Pojem kvantové teorie tepelné kapacity. Fony 341
§ 238. Závěry kvantové teorie elektrické vodivosti kovů 342
§ 239. Supravodivost. Pochopení Josephsonova efektu 343
Kapitola 31 Základy fyziky pevných látek 345
§ 240. Pojem zónové teorie těles 345
§ 241. Kovy, dielektrika a polovodiče podle zónové teorie 346
§ 242. Vlastní vodivost polovodičů 347
§ 243. Příměsová vodivost polovodičů 350
§ 244. Fotovodivost polovodičů 352
§ 245. Luminiscence pevných látek 353
§ 246. Styk dvou kovů podle teorie pásma 355
§ 247. Termoelektrické jevy a jejich aplikace 356
§ 248. Usměrnění na kontaktu kov-polovodič 358
§ 249. Kontakt elektronických a děrových polovodičů (p-n-přechod) 360
§ 250. Polovodičové diody a triody (tranzistory) 362
7 PRVKŮ FYZIKY JADERNÝCH A ELEMENTÁRNÍCH ČÁSTIC 364
Kapitola 32 Základy jaderné fyziky 364
§ 251. Velikost, složení a náboj atomového jádra. Číslo hmotnosti a náboje 364
§ 252. Hromadná vada a jaderná vazebná energie 365
§ 253. Spin jádra a jeho magnetický moment 366
§ 254. Jaderné síly. Modely jádra 367
§ 255. Radioaktivní záření a jeho druhy 368
§ 256. Zákon radioaktivního rozpadu. Pravidla offsetu 369
§ 257. Zákonitosti -rozpadu 370
§ 258 Hnití. Neutrino 372
§ 259. Gama záření a jeho vlastnosti 373
§ 260. Rezonanční pohlcování -záření (Mössbauerův jev *) 375
§ 261. Způsoby pozorování a registrace radioaktivního záření a částic 376
§ 262. Jaderné reakce a jejich hlavní typy 379
§ 263. Pozitron. Rozklad. Elektronická rukojeť 381
§ 264. Objev neutronu. Jaderné reakce pod vlivem neutronů 382
§ 265. Reakce jaderného štěpení 383
§ 266. Řetězová reakce štěpení 385
§ 267. Pojem jaderná energetika 386
§ 268. Reakce fúze atomových jader. Problém řízených termonukleárních reakcí 388
Kapitola 33 Prvky částicové fyziky 390
§ 269. Kosmické záření 390
§ 270. Miony a jejich vlastnosti 391
§ 271. Mezony a jejich vlastnosti 392
§ 272. Typy interakcí elementárních částic 393
§ 273. Částice a antičástice 394
§ 274. Hyperony. Podivnost a parita elementárních částic 396
§ 275. Klasifikace elementárních částic. Kvarky 397
ZÁVĚR 400
ZÁKLADNÍ ZÁKONY A VZOR 402
INDEX 413.

T.I. Trofimová

STUDNA

FYZIKA

Sedmé vydání, stereotypní

RDOPORUČUJEMEMMINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ

ROSSIANFEDERACE JAKO POMŮCKA UČENÍ

PRO INŽENÝRSTVÍ- TECHNICKÉ SPECIALITY

VYSOKÉ ŠKOLSTVÍ

ABSOLVENTSKÁ ŠKOLA

2003

Recenzent: Profesor katedry fyziky pojmenovaný po A.M. Výrobce Moskevského energetického institutu ( technická univerzita) V. A. Kasjanov

ISBN 5-06-003634-0

Federal State Unitary Enterprise "Vydavatelství" Higher School ", 2003

Původní úprava této publikace je majetkem nakladatelství Vysshaya Shkola a její reprodukce (reprodukce) jakýmkoli způsobem bez souhlasu vydavatele je zakázána.

ÚVODNÍ SLOVO

Učebnice je napsána v souladu s aktuálním programem předmětu fyzika pro strojírenské a technické obory vysokých škol a je určena studentům vysokých škol prezenčního studia s omezeným počtem hodin fyziky, s možností použití večer a v absenci učení se.

Malý objem učebnice je dosažen pečlivým výběrem a výstižným podáním látky.

Kniha se skládá ze sedmi částí. V první části je podán systematický výklad fyzikálních základů klasické mechaniky a jsou zvažovány i prvky speciální (partikulární) teorie relativity. Druhá část je věnována základům molekulové fyziky a termodynamiky. Třetí část se zabývá elektrostatikou, stejnosměrným elektrickým proudem a elektromagnetismem. Ve čtvrté části věnované prezentaci teorie kmitů a vlnění jsou paralelně uvažovány mechanické a elektromagnetické kmity, jsou naznačeny jejich podobnosti a rozdíly a jsou porovnány fyzikální procesy probíhající při odpovídajících kmitách. Pátá část se zabývá prvky geometrické a elektronické optiky, vlnové optiky a kvantové podstaty záření. Šestá část je věnována prvkům kvantové fyziky atomů, molekul a pevných látek. Sedmá část nastiňuje prvky fyziky atomového jádra a elementárních částic.

Prezentace látky probíhá bez těžkopádných matematických výpočtů, náležitá pozornost je věnována fyzikální podstatě jevů a pojmům a zákonitostem, které je popisují, a také návaznosti moderní a klasické fyziky. Všechny biografické údaje jsou uvedeny podle knihy Yu.A. Khramova "Fyzika" (M.: Nauka, 1983).

Pro označení vektorových veličin ve všech obrázcích a v textu se používá tučný typ písma s výjimkou veličin označených řeckými písmeny, která se z technických důvodů píší do textu světlým písmem se šipkou.

Autor vyjadřuje hlubokou vděčnost kolegům a čtenářům, jejichž laskavé připomínky a návrhy přispěly ke zlepšení knihy. Za recenzování učebnice a za jeho komentáře vděčím především profesoru V. A. Kasjanovovi.

ÚVOD

PŘEDMĚT FYZIKA A JEHO VZTAH S OSTATNÍMI VĚDAMI

Svět kolem vás, vše, co kolem nás existuje a je námi detekováno prostřednictvím vjemů, je hmota.

Pohyb je integrální vlastností hmoty a formy její existence. Pohyb v širokém slova smyslu jsou všechny druhy změn hmoty – od prostého přemístění až po nejsložitější procesy myšlení.

Různé formy pohybu hmoty studují různé vědy, včetně fyziky. Předmět fyziky, ostatně jako každá věda, může být odhalen pouze tehdy, když je podrobně představen. Je poměrně obtížné přesně definovat předmět fyziky, protože hranice mezi fyzikou a řadou příbuzných disciplín jsou libovolné. V této fázi vývoje je nemožné zachovat definici fyziky pouze jako vědy o přírodě.

Akademik A.F.Ioffe (1880-1960; ruský fyzik) definoval fyziku jako vědu, která studuje obecné vlastnosti a zákony pohybu hmoty a pole. Nyní je obecně přijímáno, že všechny interakce jsou prováděny pomocí polí, jako jsou gravitační, elektromagnetická, jaderná silová pole. Pole je spolu s hmotou jednou z forem existence matek. V průběhu kurzu bude zvažováno nerozlučné spojení mezi polem a hmotou, stejně jako rozdíl v jejich vlastnostech.

Fyzika je věda o nejjednodušších a zároveň nejobecnějších formách pohybu hmoty a jejich vzájemných přeměn. Fyzikou studované formy pohybu hmoty (mechanické, tepelné atd.) jsou přítomny ve všech vyšších a složitějších formách pohybu hmoty (chemické, biologické atd.). Protože jsou nejjednodušší, jsou zároveň nejobecnějšími formami pohybu hmoty. Vyšší a složitější formy pohybu hmoty jsou předmětem studia jiných věd (chemie, biologie aj.).

Fyzika úzce souvisí s přírodními vědami. Toto úzké spojení fyziky s jinými odvětvími přírodních věd, jak poznamenal akademik S.I.Vavilov (1891-1955; ruský fyzik a veřejná osobnost), vedlo k tomu, že fyzika přerostla v astronomii, geologii, chemii, biologii a další s nejhlubší kořeny. přírodní vědy. V důsledku toho vznikla řada nových příbuzných oborů, jako je astrofyzika, biofyzika atd.

S technikou je úzce spjata i fyzika a toto spojení má oboustranný charakter. Fyzika vyrostla z potřeb techniky (rozvoj mechaniky např. u starých Řeků byl způsoben tehdejšími nároky na konstrukci a vojenskou techniku) a technika zase určuje směr fyzikálního výzkumu (např. například úkol vytvořit nejúspornější tepelné stroje způsobil svého času bouřlivý rozvoj termodynamiky). Na druhou stranu technická úroveň výroby závisí na vývoji fyziky. Fyzika je základem pro vytváření nových technologických odvětví (elektronické technologie, jaderné technologie atd.).

Rychlé tempo rozvoje fyziky, její rostoucí vazby na techniku ​​naznačují významnou roli fyzikálního kurzu na technické škole: to je základní základ pro teoretickou přípravu inženýra, bez níž je jeho úspěšná činnost nemožná.

EJEDNOTKY FYZIKÁLNÍCH MĚŘENÍ

Hlavní výzkumnou metodou ve fyzice je Zkušenosti- na základě praxe, smyslově-empirické poznání objektivní reality, tj. pozorování zkoumaných jevů za přesně zohledněných podmínek, které umožňují sledovat průběh jevů a při opakování těchto podmínek jej opakovaně reprodukovat.

Pro vysvětlení experimentálních faktů jsou předloženy hypotézy.

Hypotéza je vědecký předpoklad předložený k vysvětlení jevu a vyžadující ověření zkušeností a teoretické zdůvodnění stát se věrohodnou vědeckou teorií.

V důsledku zobecnění experimentálních faktů, jakož i výsledků činnosti lidí, fyzikální zákony- stabilní opakující se objektivní vzorce, které existují v přírodě. Nejdůležitější zákony stanovují vztah mezi fyzikálními veličinami, pro které je nutné tyto veličiny měřit. Měření fyzikální veličiny je činnost prováděná pomocí měřicích přístrojů za účelem zjištění hodnoty fyzikální veličiny v akceptovaných jednotkách. Jednotky fyzikálních veličin lze volit libovolně, ale pak nastávají potíže při jejich porovnávání. Proto je vhodné zavést systém jednotek pokrývající jednotky všech fyzikálních veličin.

Pro sestavení soustavy jednotek se jednotky libovolně volí pro několik nezávislých fyzikálních veličin. Tyto jednotky se nazývají základní. Zbývající veličiny a jejich jednotky jsou odvozeny ze zákonů vztahujících se k těmto veličinám a jejich Jednotky s těmi hlavními. Jmenují se deriváty.

V současnosti je ve vědecké a vzdělávací literatuře povinný mezinárodní systém (SI), který je založen na sedmi základních jednotkách – metr, kilogram, sekunda, ampér, kelvin, mol, kandela – a dvou doplňkových – radiánech a steradiánech.

Metr(m) je délka dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za 1/299792458 s. Kilogram(kg) - hmotnost rovnající se hmotnosti mezinárodního prototypu kilogramu (platino-iridiový válec uchovávaný v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy v Sevres nedaleko Paříže).

Druhý(s) - čas rovný 9 192631770 periodám záření odpovídající přechodu mezi dvěma hyperjemnými úrovněmi základního stavu atomu cesia-133.

Ampér(A) - síla neměnného proudu, který při průchodu dvěma rovnoběžnými přímočarými vodiči nekonečné délky a zanedbatelného průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 m od sebe, vytvoří mezi těmito vodiči sílu rovnající se 2⋅10 -7 N na každý metr délky.

Kelvin(K) - 1/273,16 díl termodynamické teploty trojného bodu vody.

krtek(mol) - látkové množství systému obsahující stejné množství konstrukční prvky, kolik atomů je obsaženo v nuklidu 12 C o hmotnosti 0,012 kg.

Candela(cd) - svítivost v daném směru zdroje vyzařujícího monochromatické záření o frekvenci 540"10 12 Hz, jehož energetická náročnost je v tomto směru 1/683 W/sr.

Radian(rad) - úhel mezi dvěma poloměry kružnice, délka oblouku mezi nimiž se rovná poloměru.

Steradián(cp) - prostorový úhel s vrcholem ve středu koule, vykrajující plochu z povrchu koule, rovná plošečtverec se stranou rovnou poloměru koule.

Pro stanovení odvozených jednotek se používají fyzikální zákony, které je spojují se základními jednotkami. Například ze vzorce pro rovnoměrný přímočarý pohyb v=st (s- ujetá vzdálenost, t- čas) odvozená jednotka rychlosti je 1 m/s.