5. väljaanne, ster. - M.: 2006.- 352 lk.
Raamat sisaldab kokkuvõtlikul ja arusaadaval kujul materjali kursuse "Füüsika" programmi kõigi osade kohta - mehaanikast kuni aatomituuma ja elementaarosakeste füüsikani. Ülikooli üliõpilastele. See on kasulik käsitletud materjali kordamiseks ja eksamiteks valmistumisel ülikoolides, tehnikumis, kolledžites, koolides, ettevalmistavad osakonnad ja kursused.
Vorming: djvu/zip
Suurus: 7,45 Mb
Lae alla:
RGhost
SISUKORD
Eessõna 3
Sissejuhatus 4
Füüsika aine 4
Füüsika seos teiste teadustega 5
1. MEHAANIKA FÜÜSIKALISED ALUSED 6
Mehaanika ja selle struktuur 6
Peatükk 1. Kinemaatika elemendid 7
Mudelid mehaanikas. Kinemaatilised liikumisvõrrandid materiaalne punkt. Trajektoor, tee pikkus, nihkevektor. Kiirus. Kiirendus ja selle komponendid. Nurkkiirus. nurkkiirendus.
2. peatükk Materiaalse punkti dünaamika ja jäiga keha translatsiooniline liikumine 14
Newtoni esimene seadus. Kaal. Jõud. Newtoni teine ja kolmas seadus. Impulsi jäävuse seadus. Massikeskme liikumisseadus. Hõõrdejõud.
3. peatükk. Töö ja energia 19
Töö, energia, jõud. Kineetiline ja potentsiaalne energia. Konservatiivse jõu ja potentsiaalse energia suhe. Täielik energia. Energia jäävuse seadus. Energia graafiline esitus. Täiesti vastupidav löök. Absoluutselt mitteelastne mõju
4. peatükk Tahke mehaanika 26
Inertsimoment. Steineri teoreem. Võimu hetk. Pöörlemise kineetiline energia. Dünaamika võrrand pöörlev liikumine tahke keha. Nurkmoment ja selle jäävuse seadus. Jäiga keha deformatsioonid. Hooke'i seadus. Pingutuse ja stressi vaheline seos.
5. peatükk Väljateooria elemendid 32
Universaalse gravitatsiooni seadus. Gravitatsioonivälja omadused. Töö gravitatsiooniväljas. Seos gravitatsioonivälja potentsiaali ja selle intensiivsuse vahel. ruumi kiirused. Inertsjõud.
6. peatükk. Vedelikumehaanika elemendid 36
Rõhk vedelikus ja gaasis. Järjepidevuse võrrand. Bernoulli võrrand. Mõned Bernoulli võrrandi rakendused. Viskoossus (sisehõõrdumine). Vedelikuvoolu režiimid.
7. peatükk. Erirelatiivsusteooria elemendid 41
Relatiivsusteooria mehaaniline põhimõte. Galilei teisendused. SRT postulaadid. Lorentzi teisendused. Lorentzi teisenduste tagajärjed (1). Lorentzi teisenduste tagajärjed (2). Sündmuste vaheline intervall. Relativistliku dünaamika põhiseadus. Energia relativistlikus dünaamikas.
2. MOLEKULAARFÜÜSIKA JA TERMODÜNAAMIKA ALUSED 48
8. peatükk ideaalsed gaasid 48
Füüsika harud: molekulaarfüüsika ja termodünaamika. Termodünaamika uurimise meetod. temperatuuri skaalad. Ideaalne gaas. Boyle-Marie-otga, Avogadro, Daltoni seadused. Gay-Lussaci seadus. Clapeyron-Mendelejevi võrrand. Molekulaar-kineetilise teooria põhivõrrand. Maxwelli seadus ideaalsete gaasimolekulide jaotumise kohta kiiruste järgi. baromeetriline valem. Boltzmanni jaotus. Molekulide keskmine vaba tee. Mõned MKT-d kinnitavad katsed. Ülekande nähtused (1). Ülekande nähtused (2).
9. peatükk. Termodünaamika alused 60
Sisemine energia. Vabadusastmete arv. Energia ühtlase jaotuse seadus molekulide vabadusastmete vahel. Termodünaamika esimene seadus. Gaasi poolt tehtav töö selle mahu muutumisel. Soojusvõimsus (1). Soojusvõimsus (2). Termodünaamika esimese seaduse rakendamine isoprotsessidele (1). Termodünaamika esimese seaduse rakendamine isoprotsessidele (2). adiabaatiline protsess. Ringprotsess (tsükkel). Pööratavad ja pöördumatud protsessid. Entroopia (1). Entroopia (2). Termodünaamika teine seadus. Soojusmootor. Karno teoreem. Külmutusmasin. Carnot' tsükkel.
10. peatükk Reaalsed gaasid, vedelikud ja tahked ained 76
Molekulidevahelise interaktsiooni jõud ja potentsiaalne energia. Van der Waalsi võrrand (reaalsete gaaside olekuvõrrand). Van der Waalsi isotermid ja nende analüüs (1). Van der Waalsi isotermid ja nende analüüs (2). Tõelise gaasi siseenergia. Vedelikud ja nende kirjeldus. Vedelike pindpinevus. Niisutamine. kapillaarnähtused. Tahked ained: kristalsed ja amorfsed. Mono- ja polükristallid. Kristallide kristallograafiline märk. Kristallide tüübid füüsikaliste omaduste järgi. Kristallide defektid. Aurustumine, sublimatsioon, sulamine ja kristalliseerumine. Faasi üleminekud. Oleku diagramm. Kolmekordne punkt. Eksperimentaalse oleku diagrammi analüüs.
3. ELEKTER JA ELEKTROMAGNETISM 94
11. peatükk Elektrostaatika 94
Elektrilaeng ja selle omadused. Laengu jäävuse seadus. Coulombi seadus. Elektrostaatilise välja intensiivsus. Elektrostaatilise väljatugevuse jooned. Pingevektori vool. Superpositsiooni põhimõte. dipoolväli. Gaussi teoreem elektrostaatilise välja kohta vaakumis. Gaussi teoreemi rakendamine väljade arvutamisel vaakumis (1). Gaussi teoreemi rakendamine väljade arvutamisel vaakumis (2). Elektrostaatilise välja intensiivsuse vektori tsirkulatsioon. Elektrostaatilise välja potentsiaal. Potentsiaalne erinevus. Superpositsiooni põhimõte. Pinge ja potentsiaali seos. ekvipotentsiaalpinnad. Potentsiaalse erinevuse arvutamine väljatugevusest. Dielektrikute tüübid. Dielektrikute polarisatsioon. Polarisatsioon. Väljatugevus dielektrikus. elektriline nihe. Gaussi teoreem välja kohta dielektrikus. Kahe dielektrilise kandja vahelise liidese tingimused. Elektrijuhid elektrostaatilises väljas. Elektriline võimsus. lame kondensaator. Kondensaatorite ühendamine akudega. Laengute süsteemi ja üksikjuhi energia. Laetud kondensaatori energia. Elektrostaatilise välja energia.
12. peatükk
Elektrivool, tugevus ja voolutihedus. Kolmandate osapoolte jõud. Elektromotoorjõud (EMF). Pinge. juhi takistus. Ohmi seadus homogeense lõigu jaoks suletud ahelas. Töö ja praegune võimsus. Ohmi seadus ebahomogeense ahelalõigu jaoks (üldistatud Ohmi seadus (GEO)). Kirchhoffi reeglid hargnenud ahelatele.
13. peatükk. Elektrivoolud metallides, vaakumis ja gaasides 124
Voolukandjate olemus metallides. Klassikaline metallide elektrijuhtivuse teooria (1). Klassikaline metallide elektrijuhtivuse teooria (2). Metallide elektronide tööfunktsioon. emissiooninähtused. Gaaside ioniseerimine. Mittesätev gaasilahendus. Sõltumatu gaasilahendus.
14. peatükk. Magnetväli 130
Magnetvälja kirjeldus. Magnetvälja põhiomadused. Magnetinduktsiooni jooned. Superpositsiooni põhimõte. Biot-Savart-Laplace'i seadus ja selle rakendamine. Ampere'i seadus. Paralleelvoolude vastastikmõju. Magnetkonstant. Ühikud B ja H. Liikuva laengu magnetväli. Magnetvälja toime liikuvale laengule. Laetud osakeste liikumine sisse
magnetväli. Vektori tsirkulatsiooniteoreem B. Solenoidi ja toroidi magnetväljad. Magnetinduktsiooni vektori voog. Gaussi teoreem väljale B. Töö juhi ja voolu kandva ahela liigutamisel magnetväljas.
15. peatükk. Elektromagnetiline induktsioon 142
Faraday katsed ja nende tagajärjed. Faraday seadus (elektromagnetilise induktsiooni seadus). Lenzi reegel. Fikseeritud juhtmete induktsiooni EMF. Raami pöörlemine magnetväljas. Pöörisvoolud. Silmuse induktiivsus. Eneseinduktsioon. Voolud vooluringi avamisel ja sulgemisel. Vastastikune induktsioon. Trafod. Magnetvälja energia.
16. peatükk Magnetilised omadused ained 150
Elektronide magnetmoment. Dia- ja paramagnetid. Magnetiseerimine. Magnetväli aines. Aine magnetvälja summaarne vooluseadus (teoreem vektori B tsirkulatsiooni kohta). Teoreem vektori H tsirkulatsioonist. Tingimused kahe magneti vahelisel liidesel. Ferromagnetid ja nende omadused.
17. peatükk
Vortex elektriväli. Nihkevool (1). Nihkevool (2). Maxwelli võrrandid elektromagnetvälja jaoks.
4. VÕNKED JA LAINED 160
Peatükk 18. Mehaanilised ja elektromagnetilised vibratsioonid 160
Vibratsioonid: vabad ja harmoonilised. Võnkumiste periood ja sagedus. Pöörleva amplituudi vektori meetod. Mehaanilised harmoonilised vibratsioonid. Harmooniline ostsillaator. Pendlid: vedru ja matemaatilised. Füüsiline pendel. Vaba vibratsioon idealiseeritud võnkeahel. Elektromagnetiliste võnkumiste võrrand idealiseeritud kontuuri jaoks. Samasuunaliste ja sama sagedusega harmooniliste võnkumiste liitmine. lööb. Vastastikku risti asetsevate võnkumiste liitmine. Vabad summutatud võnkumised ja nende analüüs. Vedrupendli vabad summutatud võnked. Sumbumise vähendamine. Vabad summutatud võnkumised elektrilises võnkeahelas. Võnkesüsteemi kvaliteeditegur. Sunnitud mehaanilised vibratsioonid. Sunnitud elektromagnetvõnkumised. Vahelduvvoolu. voolu läbi takisti. Induktiivpooli L läbiv vahelduvvool. Kondensaatorit C läbiv vahelduvvool. Vahelduvvooluahel, mis sisaldab jadamisi ühendatud takistit, induktiivpooli ja kondensaatorit. Pingeresonants (jadaresonants). Voolude resonants (paralleelresonants). Vahelduvvooluahelas eraldatud võimsus.
19. peatükk Elastsed lained 181
laineprotsess. Piki- ja põiklained. harmooniline laine ja selle kirjeldus. Liikuva laine võrrand. faasi kiirus. laine võrrand. Superpositsiooni põhimõte. rühma kiirus. Lainehäired. Seisulained. Helilained. Doppleri efekt akustikas. Elektromagnetlainete vastuvõtmine. Elektromagnetlainete skaala. Diferentsiaalvõrrand
elektromagnetlained. Maxwelli teooria tagajärjed. Elektromagnetilise energia voo tiheduse vektor (Umov-Poinging vektor). Elektromagnetvälja impulss.
5. OPTIKA. KIIRGUSE KVANTLOOMUS 194
Peatükk 20. Geomeetrilise optika elemendid 194
Optika põhiseadused. täielik peegeldus. Läätsed, õhukesed läätsed, nende omadused. Õhuke läätse valem. Objektiivi optiline võimsus. Piltide konstrueerimine objektiivides. Aberratsioonid (vead) optilised süsteemid. Energiakogused fotomeetrias. Valguse kogused fotomeetrias.
21. peatükk Valguse häired 202
Valguse peegelduse ja murdumise seaduste tuletamine laineteooria põhjal. Valguslainete koherentsus ja monokromaatilisus. Valguse häired. Mõned meetodid valguse interferentsi jälgimiseks. Häiremustri arvutamine kahest allikast. Võrdse kaldega triibud (tasapinnalise paralleelse plaadi interferents). Võrdse paksusega triibud (muutuva paksusega plaadi segamine). Newtoni sõrmused. Mõned häirete rakendused (1). Mõned häirete rakendused (2).
22. peatükk Valguse difraktsioon 212
Huygensi-Fresneli põhimõte. Fresneli tsooni meetod (1). Fresneli tsooni meetod (2). Fresneli difraktsioon ringikujulise augu ja ketta abil. Fraunhoferi difraktsioon pilu (1) järgi. Fraunhoferi difraktsioon pilu (2) järgi. Fraunhoferi difraktsioon difraktsioonivõrel. Difraktsioon ruumilisel võrel. Rayleighi kriteerium. Spektriseadme eraldusvõime.
Peatükk 23. Elektromagnetlainete vastastikmõju ainega 221
valguse hajumine. Difraktsiooni- ja prismaatilise spektri erinevused. Normaalne ja anomaalne dispersioon. Elementaarne elektrooniline dispersiooniteooria. Valguse neeldumine (absorptsioon). Doppleri efekt.
24. peatükk Valguse polarisatsioon 226
Looduslik ja polariseeritud valgus. Maluse seadus. Valguse läbimine läbi kahe polarisaatori. Valguse polariseerumine peegelduse ja murdumise ajal kahe dielektriku liidesel. kahekordne murdumine. Positiivsed ja negatiivsed kristallid. Polariseerivad prismad ja polaroidid. Veerandlaine rekord. Polariseeritud valguse analüüs. Kunstlik optiline anisotroopia. Polarisatsioonitasandi pöörlemine.
25. peatükk. Kiirguse kvantloomus 236
Soojuskiirgus ja selle omadused. Kirchhoffi, Stefan-Boltzmanni, Viini seadused. Rayleigh-Jeansi ja Plancki valemid. Plancki valemist teatud soojuskiirguse seaduste saamine. Temperatuurid: kiirgus, värvus, heledus. Fotoelektrilise efekti iseloomustus volt-amper. Fotoelektrilise efekti seadused. Einsteini võrrand. footoni impulss. Kerge surve. Comptoni efekt. Elektromagnetkiirguse korpuskulaarsete ja laineliste omaduste ühtsus.
6. ATOMIDE JA TAHKETE MOLEKULIITIDE KVANTFÜÜSIKA ELEMENDID 246
26. peatükk Bohri vesinikuaatomi teooria 246
Thomsoni ja Rutherfordi aatomi mudelid. Vesinikuaatomi lineaarne spekter. Bohri postulaadid. Franki ja Hertzi katsed. Vesinikuaatomi spekter Bohri järgi.
Peatükk 27. Kvantmehaanika elemendid 251
Aine omaduste korpuskulaar-laine dualism. Mõned de Broglie lainete omadused. Ebakindluse seos. Tõenäosuslik lähenemine mikroosakeste kirjeldamisele. Mikroosakeste kirjeldus lainefunktsiooni abil. Superpositsiooni põhimõte. Üldine Schrödingeri võrrand. Statsionaarsete olekute Schrödingeri võrrand. Vaba osakese liikumine. Osake ühemõõtmelises ristkülikukujulises lõpmatult kõrgete "seintega" "potentsiaalikaevus". Potentsiaalne ristkülikukujuline barjäär. Osakese läbimine potentsiaalse barjääri kaudu. tunneli efekt. Lineaarne harmooniline ostsillaator sisse kvantmehaanika.
28. peatükk kaasaegne füüsika aatomid ja molekulid 263
Vesinikutaoline aatom kvantmehaanikas. kvantarvud. Vesiniku aatomi spekter. ls-elektri olek vesinikuaatomis. Elektroni spinn. Keeruta kvantarv. Identsete osakeste eristamatuse põhimõte. Fermionid ja bosonid. Pauli põhimõte. Elektronide jaotus aatomis olekute kaupa. Pidev (bremsstrahlung) röntgenikiirguse spekter. Iseloomulik röntgenispekter. Moseley seadus. Molekulid: keemilised sidemed, energiatasemete mõiste. Molekulaarspektrid. Imendumine. Spontaanne ja sunnitud emissioon. Aktiivsed keskkonnad. Laserite tüübid. Tahkislaseri tööpõhimõte. gaasi laser. Laserkiirguse omadused.
Peatükk 29. Tahkisfüüsika elemendid 278
Tahkete ainete tsooniteooria. Metallid, dielektrikud ja pooljuhid tsooniteoorias. Pooljuhtide sisejuhtivus. Elektroonilise lisandi juhtivus (n-tüüpi juhtivus). Doonori lisandi juhtivus (p-tüüpi juhtivus). Pooljuhtide fotojuhtivus. Tahkete ainete luminestsents. Elektroonika- ja aukpooljuhtide kontakt (pn-siirde). Juhtivus p-ja-ristmik. Pooljuhtdioodid. Pooljuhttrioodid (transistorid).
7. TUUMA- JA ELEMENTAARSAKESTE FÜÜSIKA ELEMENDID 289
30. peatükk
Aatomituumad ja nende kirjeldus. massiviga. Tuuma sidumisenergia. Tuuma spinn ja selle magnetmoment. Tuuma imbub. kerneli mudelid. Radioaktiivne kiirgus ja selle liigid. Radioaktiivse lagunemise seadus. Nihutamise reeglid. radioaktiivsed perekonnad. a-Lagunemine. p-lagunemine. y-kiirgus ja selle omadused. Seadmed radioaktiivse kiirguse ja osakeste registreerimiseks. stsintillatsiooniloendur. Impulssionisatsioonikamber. gaasilahendusloendur. pooljuhtide loendur. Wilsoni kamber. Difusiooni- ja mullikambrid. Tuumafotoemulsioonid. Tuumareaktsioonid ja nende klassifikatsioon. Positroon. P + - lagunemine. Elektron-positroni paarid, nende annihilatsioon. Elektrooniline jäädvustamine. Tuumareaktsioonid neutronite toimel. tuuma lõhustumise reaktsioon. Lõhustumise ahelreaktsioon. tuumareaktorid. Sünteesi reaktsioon aatomi tuumad.
31. peatükk
Kosmiline kiirgus. Muonid ja nende omadused. Mesonid ja nende omadused. Elementaarosakeste vastastikmõjude liigid. Kolme elementaarosakeste rühma kirjeldus. Osakesed ja antiosakesed. Neutriinod ja antineutriinod, nende liigid. Hüperonid. Elementaarosakeste veidrus ja paarsus. Leptonite ja hadronite omadused. Elementaarosakeste klassifikatsioon. Kvargid.
Perioodiline süsteem D. I. Mendelejevi elemendid 322
Põhiseadused ja valemid 324
Indeks 336
Sissejuhatus
Füüsika aine ja selle seosed teiste teadustega
"Mateeria on filosoofiline kategooria objektiivse reaalsuse määramiseks, mida ... kuvavad meie aistingud, eksisteerides neist sõltumatult" (Lenin V. I. Poli. sobr. soch. T. 18. P. 131).
Liikumine on mateeria ja selle olemasolu vormi lahutamatu omadus. Liikumine selle sõna laiemas tähenduses on kõikvõimalikud muutused mateerias – alates lihtsast nihkest kuni kõige keerulisemate mõtlemisprotsessideni. "Liikumine, mida peetakse selle sõna kõige üldisemas tähenduses, st mida mõistetakse mateeria eksisteerimise viisina, ainele omase atribuudina, hõlmab kõiki universumis toimuvaid muutusi ja protsesse, alates lihtsast liikumisest kuni mõtlemiseni" ( Engels F. Looduse dialektika - K¦ Marx, F. Engels, op. 2. väljaanne, kd 20, lk 391).
Uuritakse erinevaid aine liikumisvorme erinevaid teadusi, sealhulgas füüsika. Füüsika, nagu ka iga teaduse teema, saab paljastada ainult siis, kui see on üksikasjalikult esitatud. Füüsika ainele on üsna raske anda ranget definitsiooni, sest piirid füüsika ja mitmete sellega seotud distsipliinide vahel on meelevaldsed. Selles arengujärgus on võimatu pidada füüsika määratlust ainult loodusteaduseks.
Akadeemik A. F. Ioffe (1880–1960; Nõukogude füüsik) määratles füüsikat kui teadust, mis uurib üldised omadused ning aine ja välja liikumise seadused. Praegu on üldtunnustatud seisukoht, et kõik vastasmõjud toimuvad väljade abil, nagu gravitatsiooni-, elektromagnet- ja tuumajõuväljad. Väli koos mateeriaga on üks mateeria olemasolu vorme. Välja ja mateeria lahutamatut seost ning nende omaduste erinevust arvestatakse kursuse edenedes.
Füüsika on teadus aine liikumise lihtsaimatest ja samas ka kõige üldisematest vormidest ja nende vastastikustest teisendustest. Füüsika uuritud aine liikumise vormid (mehaanilised, termilised jne) esinevad kõigis kõrgemates ja keerukamates aine liikumise vormides (keemilised, bioloogilised jne). Seetõttu on need, olles kõige lihtsamad, samal ajal ka kõige üldisemad aine liikumise vormid. Aine liikumise kõrgemad ja keerukamad vormid on teiste teaduste (keemia, bioloogia jne) uurimisobjektiks.
Füüsika on loodusteadustega tihedalt seotud. Nagu ütles akadeemik S. I. Vavilov (1891 - 1955; nõukogude füüsik ja ühiskonnategelane), viis füüsika tihe seos teiste loodusteaduste harudega selleni, et füüsikast on välja kasvanud astronoomia, geoloogia, keemia, bioloogia ja teised kõige sügavamate juurtega valdkonnad. . loodusteadused. Selle tulemusena tekkis rida uusi seotud erialasid, nagu astrofüüsika, geofüüsika, füüsikaline keemia, biofüüsika jne.
Füüsika on tihedalt seotud tehnoloogiaga ja see seos on kahepoolne. Füüsika kasvas välja tehnoloogia vajadustest (mehaanika arengut tingis näiteks vanade kreeklaste seas ehitus- ja sõjavarustus tol ajal) ja tehnoloogia määrab omakorda füüsikaliste uuringute suuna (näiteks omal ajal tingis kõige ökonoomsemate soojusmasinate loomise ülesanne termodünaamika kiire arengu). Teisest küljest sõltub tootmise tehniline tase füüsika arengust. Füüsika on aluseks uute tehnoloogiaharude (elektroonika, tuumatehnoloogia jne) loomisele.
Füüsika on filosoofiaga tihedalt seotud. Sellised suured avastused füüsika valdkonnas nagu energia jäävuse ja muundamise seadus, määramatuse seos aatomifüüsika jne, on olnud ja on materialismi ja idealismi vahelise terava võitluse sündmuspaik. Füüsika valdkonna teaduslike avastuste õiged filosoofilised järeldused on alati kinnitanud dialektilise materialismi põhisätteid, seetõttu on nende avastuste uurimisel ja nende filosoofilisel üldistamisel oluline roll teadusliku maailmapildi kujunemisel.
Füüsika kiire arengutempo, selle kasvavad sidemed tehnoloogiaga viitavad füüsikakursuse kahetisele rollile kõrgkoolis, "ühest küljest on see inseneri teoreetilise koolituse põhialus, ilma milleta tema edukas tegevus on võimatu, teisalt on see dialektilis-materialistliku ja teaduslik-ateistliku ilmavaate kujunemine.
Ühikud füüsikalised kogused
Füüsika põhiliseks uurimismeetodiks on kogemus - sensoor-empiirilised teadmised objektiivsest reaalsusest, mis põhinevad praktikal, s.o uuritavate nähtuste vaatlemine täpselt arvestatud tingimustes, mis võimaldavad jälgida nähtuste kulgu ja seda korduvalt reprodutseerida, kui neid tingimusi korratakse.
Eksperimentaalsete faktide selgitamiseks esitatakse hüpoteese. Hüpotees on teaduslik eeldus, mis esitatakse nähtuse selgitamiseks ja mis nõuab kontrollimist kogemuste ja teoreetiline põhjendus saada usaldusväärseks teaduslikuks teooriaks.
Eksperimentaalsete faktide, aga ka inimeste tegevuse tulemuste üldistamise tulemusena füüsilised
cal seadused – looduses eksisteerivad stabiilsed korduvad objektiivsed mustrid. Olulisemad seadused kehtestavad seose füüsikaliste suuruste vahel, mille puhul on vaja neid suurusi mõõta. Füüsikalise suuruse mõõtmine on mõõteriistade abil sooritatav toiming füüsikalise suuruse väärtuse leidmiseks aktsepteeritud ühikutes. Füüsikaliste suuruste ühikuid saab valida meelevaldselt, kuid siis tekib nende võrdlemisel raskusi. Seetõttu on soovitav kasutusele võtta ühikute süsteem, mis katab kõigi füüsikaliste suuruste ühikud ja võimaldab nendega opereerida.
Mõõtühikute süsteemi koostamiseks valitakse meelevaldselt ühikud mitmele sõltumatule füüsikalisele suurusele. Neid üksusi nimetatakse põhiühikuteks. Ülejäänud suurused ja nende ühikud on tuletatud seadustest, mis ühendavad neid suurusi põhilistega. Neid nimetatakse tuletisteks.
NSV Liidus vastavalt Riigi standard(GOST 8.417 - 81), on kohustuslik rahvusvaheline süsteem (SI), mis põhineb seitsmel põhiühikul - meeter, kilogramm, sekund, amper, kelvin, mool, kandela - ja kahel täiendaval - radiaanil ja steradiaanil.
Meeter (m) on tee pikkus, mille valgus läbib vaakumis 1/299 792 458 sekundiga.
Kilogramm (kg) on mass, mis on võrdne kilogrammi rahvusvahelise prototüübi massiga (plaatina-iriidiumi silinder, mida hoitakse Pariisi lähedal Sevresis asuvas Rahvusvahelises Kaalude ja Mõõtude Büroos).
Sekund (s) on aeg, mis võrdub 9 192 631 770 kiirgusperioodiga, mis vastab üleminekule tseesium-133 aatomi põhioleku kahe ülipeen taseme vahel.
Amper (A) - muutumatu voolu tugevus, mis läbides kahte paralleelset lõpmatu pikkusega ja tühise ristlõikega sirget juhti, mis asuvad vaakumis üksteisest 1 m kaugusel, tekitab nende juhtide vahel võrdse jõu. kuni 2 10-7 N iga meetri pikkuse kohta.
Kelvin (K) - 1/273,16 vee kolmikpunkti termodünaamilisest temperatuurist.
Mool (mol) - sama kogust sisaldava süsteemi aine kogus konstruktsioonielemendid, mitu aatomit sisaldab nukliid | 2C massiga 0,012 kg.
Candela (cd) - valguse intensiivsus sisse antud suund allikas, mis kiirgab monokromaatilist kiirgust sagedusega 540-1012 Hz, mille valgusenergia selles suunas on 1/683 W/sr.
Radiaan (rad) - nurk kahe ringi raadiuse vahel, mille vahelise kaare pikkus võrdub raadiusega.
Steradiaan (sr) - täisnurk, mille tipp on kera keskel ja mis lõikab sfääri pinnalt välja ala, võrdne pindalaga ruut, mille külg on võrdne sfääri raadiusega.
Tuletatud ühikute määramiseks kasutage füüsikalised seadused sidudes need põhiüksustega. Näiteks ühtlase sirgjoonelise liikumise valemist v \u003d s / t (s on läbitud vahemaa, i on aeg) on tuletatud kiiruse ühik 1 m / s.
Füüsikalise suuruse mõõde on selle väljendus põhiühikutes. Lähtudes näiteks Newtoni teisest seadusest, saame selle jõu mõõtme
kus M on massi mõõde; L on pikkuse mõõde; T on aja mõõde.
Füüsikaliste võrduste mõlema osa mõõtmed peavad olema samad, kuna füüsikalised seadused ei saa sõltuda füüsikaliste suuruste ühikute valikust.
Sellest lähtuvalt on võimalik kontrollida saadud füüsikaliste valemite õigsust (näiteks ülesannete lahendamisel), samuti paika panna füüsikaliste suuruste mõõtmed.
Füüsilised alused mehaanika
Mehaanika on füüsika osa, mis uurib mehaanilise liikumise mustreid ja põhjuseid, mis seda liikumist põhjustavad või muudavad. Mehaaniline liikumine on kehade või nende osade suhtelise asendi muutumine ajas.
Mehaanika kui teaduse areng algab 3. sajandil. eKr e., kui Vana-Kreeka teadlane Archimedes (287 - 212 eKr) sõnastas kangi tasakaaluseaduse ja ujuvkehade tasakaaluseaduse. Mehaanika põhiseadused kehtestas itaalia füüsik ja astronoom G. Galileo (1564 - 1642) ning lõpuks sõnastas need inglise teadlane I. Newton (1643 - 1727).
Galileo - Newtoni mehaanikat nimetatakse klassikaliseks mehaanikaks. See uurib makroskoopiliste kehade liikumisseadusi, mille kiirused on väikesed võrreldes valguse kiirusega vaakumis. C-ga võrreldavate kiirustega makroskoopiliste kehade liikumisseadusi uurib relativistlik mehaanika, tuginedes A. Einsteini (1879 - 1955) sõnastatud erirelatiivsusteooriale. Mikroskoopiliste kehade (üksikute aatomite ja elementaarosakeste) liikumise kirjeldamiseks ei ole klassikalise mehaanika seadused rakendatavad – need asendatakse kvantmehaanika seadustega.
Kursuse esimeses osas käsitleme Galileo - Newtoni mehaanikat, st vaatleme makroskoopiliste kehade liikumist kiirustega, mis on palju väiksemad kiirusest c. Klassikalises mehaanikas on üldtunnustatud I. Newtoni välja töötatud ja 17.-19. sajandil loodusteadustes domineerinud ruumi ja aja mõiste. Galilei mehaanika - Newton käsitleb ruumi ja aega aine olemasolu objektiivsete vormidena, kuid üksteisest ja materiaalsete kehade liikumisest eraldatuna, mis vastas tolleaegsele teadmiste tasemele.
Kuna mehaaniline kirjeldus on visuaalne ja tuttav ning selle abil on võimalik seletada paljusid füüsikalisi nähtusi, siis 19. saj. mõned füüsikud hakkasid kõiki nähtusi taandama mehaanilisteks. See vaade oli kooskõlas filosoofilise mehhanistliku materialismiga. Edasine areng füüsika on aga näidanud, et paljusid füüsikalisi nähtusi ei saa taandada lihtsaimale liikumisvormile – mehaanilisele. Mehhanistlik materialism pidi andma teed dialektilisele materialismile, mis arvestab enamaga üldised seisukohad aine liikumist ja võttes arvesse kogu reaalse maailma mitmekesisust.
Mehaanika jaguneb kolmeks osaks: 1) kinemaatika; 2) dünaamika; 3) staatiline.
Kinemaatika uurib kehade liikumist, arvestamata põhjuseid, mis seda liikumist määravad.
Dünaamika uurib kehade liikumisseadusi ja põhjuseid, mis seda liikumist põhjustavad või muudavad.
Staatika uurib kehade süsteemi tasakaaluseadusi. Kui kehade liikumisseadused on teada, siis saab nendest ka tasakaaluseadused kindlaks teha. Seetõttu ei käsitle füüsika staatikaseadusi dünaamikaseadustest lahus.
11. väljaanne, ster. - M.: 2006.- 560 lk.
Õpetus(9. trükk, muudetud ja laiendatud, 2004) koosneb seitsmest osast, mis sätestavad mehaanika füüsilised alused, molekulaarfüüsika ja termodünaamika, elekter ja magnetism, optika, aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika, aatomituuma ja elementaarosakeste füüsika. Mehaaniliste ja elektromagnetiliste võnkumiste kombineerimise küsimus on ratsionaalselt lahendatud. Kinnitatakse loogiline järjepidevus ja seos klassikalise ja kaasaegse füüsika vahel. Antud Kontrollküsimused ja ülesanded iseseisvaks lahendamiseks.
Kõrgkoolide inseneri- ja tehnikaerialade üliõpilastele.
Vorming: pdf/zip (11- e väljaanne, 2006, 560s.)
Suurus: 6 MB
Lae alla:
RGhost
1. Mehaanika füüsilised alused.
Peatükk 1. Kinemaatika elemendid
§ 1. Mudelid mehaanikas. Võrdlussüsteem. Trajektoor, tee pikkus, nihkevektor
§ 2. Kiirus
§ 3. Kiirendus ja selle komponendid
§ 4. Nurkkiirus ja nurkiirendus
Ülesanded
Peatükk 2. Materiaalse punkti dünaamika ja jäiga keha translatsiooniline liikumine Jõud
§ 6. Newtoni teine seadus
§ 7. Newtoni kolmas seadus
§ 8. Hõõrdejõud
§ 9. Impulsi jäävuse seadus. Massikese
§ 10. Muutuva massiga keha liikumisvõrrand
Ülesanded
3. peatükk. Töö ja energia
§ 11. Energia, töö, võim
§ 12. Kineetilised ja potentsiaalsed energiad
§ 13. Energia jäävuse seadus
§ 14. Energia graafiline esitus
§ 15. Absoluutselt elastsete ja mitteelastsete kehade mõju
Ülesanded
4. peatükk
§ 16. Inertsimoment
§ 17. Pöörlemise kineetiline energia
§ 18. Jõumoment. Jäiga keha pöörleva liikumise dünaamika võrrand.
§ 19. Nurkmoment ja selle jäävuse seadus
§ 20. Vabad teljed. Güroskoop
§ 21. Jäiga keha deformatsioonid
Ülesanded
5. peatükk Väljateooria elemendid
§ 22. Kepleri seadused. Gravitatsiooniseadus
§ 23. Raskusjõud ja kaal. Kaalutus.. 48 a 24. Gravitatsiooniväli ja selle intensiivsus
§ 25. Töö gravitatsiooniväljas. Gravitatsioonivälja potentsiaal
§ 26. Kosmilised kiirused
§ 27. Mitteinertsiaalsed tugisüsteemid. Inertsjõud
Ülesanded
Peatükk 6
§ 28. Rõhk vedelikus ja gaasis
§ 29. Järjepidevusvõrrand
§ 30. Bernoulli võrrand ja selle tagajärjed
§ 31. Viskoossus (sisehõõrdumine). Laminaarsed ja turbulentsed vedelikuvoolu režiimid
§ 32. Viskoossuse määramise meetodid
§ 33. Kehade liikumine vedelikes ja gaasides
Ülesanded
7. peatükk
§ 35. Spetsiaalse (era)relatiivsusteooria postulaadid
§ 36. Lorentzi teisendused
§ 37. Lorentzi teisenduste tagajärjed
§ 38. Sündmuste vaheline intervall
§ 39. Materiaalse punkti relativistliku dünaamika põhiseadus
§ 40. Massi ja energia suhte seadus
Ülesanded
2. Molekulaarfüüsika ja termodünaamika alused
8. peatükk
§ 41. Uurimismeetodid. Kogenud ideaalse gaasi seadusi
§ 42. Clapeyroni - Mendelejevi võrrand
§ 43. Ideaalgaaside molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand
§ 44. Maxwelli seadus ideaalse gaasi molekulide jaotumise kohta soojusliikumise kiiruste ja energiate järgi
§ 45. Baromeetriline valem. Boltzmanni jaotus
§ 46. Keskmine kokkupõrgete arv ja molekulide keskmine vaba tee
§ 47. Molekulaarkineetilise teooria eksperimentaalne põhjendus
§ 48. Transpordinähtused termodünaamiliselt mittetasakaalulistes süsteemides
§ 49. Vaakum ja selle saamise viisid. Ultraharrendatud gaaside omadused
Ülesanded
9. peatükk. Termodünaamika alused.
§ 50. Molekuli vabadusastmete arv. Energia ühtlase jaotuse seadus molekulide vabadusastmete vahel
§ 51. Termodünaamika esimene seadus
§ 52. Gaasi töö selle mahu muutumisega
§ 53. Soojusmahtuvus
§ 54. Termodünaamika esimese seaduse rakendamine isoprotsessidele
§ 55. Adiabaatiline protsess. Polütroopne protsess
§ 57. Entroopia, selle statistiline tõlgendamine ja seos termodünaamilise tõenäosusega
§ 58. Termodünaamika teine seadus
§ 59. Soojusmasinad ja külmikud Carnot' tsükkel ja selle efektiivsus ideaalse gaasi jaoks
Ülesanded
10. peatükk
§ 61. Van der Waalsi võrrand
§ 62. Van der Waalsi isotermid ja nende analüüs
§ 63. Reaalse gaasi siseenergia
§ 64. Joule-Thomsoni efekt
§ 65. Gaaside veeldamine
§ 66. Vedelike omadused. Pind pinevus
§ 67. Niisutamine
§ 68. Rõhk vedeliku kumera pinna all
§ 69. Kapillaarnähtused
§ 70. Tahked kehad. Mono- ja polükristallid
§ 71. Kristalliliste tahkete ainete liigid
§ 72. Kristallide defektid
§ 75. Esimest ja teist liiki faasiüleminekud
§ 76. Seisuskeem. kolmikpunkt
Ülesanded
3. Elekter ja magnetism
11. peatükk
§ 77. Elektrilaengu jäävuse seadus
§ 78. Coulombi seadus
§ 79. Elektrostaatiline väli. Elektrostaatilise välja tugevus
§ 80. Elektrostaatiliste väljade superpositsiooni põhimõte. dipoolväli
§ 81. Gaussi teoreem elektrostaatilise välja kohta vaakumis
§ 82. Gaussi teoreemi rakendamine mõnede elektrostaatiliste väljade arvutamisel vaakumis
§ 83. Elektrostaatilise välja intensiivsuse vektori tsirkulatsioon
§ 84. Elektrostaatilise välja potentsiaal
§ 85. Pinge kui potentsiaalne gradient. Ekvipotentsiaalpinnad
§ 86. Potentsiaalide erinevuse arvutamine väljatugevusest
§ 87. Dielektrikute liigid. Dielektrikute polarisatsioon
§ 88. Polarisatsioon. Väljatugevus dielektrikus
§ 89. Elektriline segamine. Gaussi teoreem elektrostaatilise välja kohta dielektrikus
§ 90. Tingimused kahe dielektrilise kandja liideses
§ 91. Ferroelektrikud
§ 92. Elektrijuhid elektrostaatilises väljas
§ 93. Üksikjuhi elektrimahtuvus
§ 94. Kondensaatorid
§ 95. Laengute süsteemi, üksikjuhi ja kondensaatori energia. Elektrostaatilise välja energia
Ülesanded
12. peatükk
§ 96. Elektrivool, tugevus ja voolutihedus
§ 97. Välisjõud. Elektromotoorjõud ja pinge
§ 98. Ohmi seadus. Juhi takistus
§ 99. Töö ja võim. Joule-Lenzi seadus
§ 100. Ohmi seadus keti mittehomogeense lõigu kohta
§ 101. Kirchhoffi eeskirjad hargvoolude kohta
Ülesanded
13. peatükk
§ 104. Metallist elektronide tööfunktsioon
§ 105. Emissiooninähtused ja nende rakendamine
§ 106. Gaaside ioniseerimine. Mittesätev gaasilahendus
§ 107. Iseseisev gaasilahendus ja selle liigid
§ 108. Plasma ja selle omadused
Ülesanded
14. peatükk
§ 109. Magnetväli ja selle omadused
§ 110. Seadus Biot - Savart - Laplace ja selle rakendamine magnetvälja arvutamisel
§ 111. Ampère'i seadus. Paralleelvoolude vastastikmõju
§ 112. Magnetkonstant. Magnetinduktsiooni ja magnetvälja tugevuse ühikud
§ 113. Liikuva laengu magnetväli
§ 114. Magnetvälja toime liikuvale laengule
§ 115. Laetud osakeste liikumine magnetväljas
§ 117. Halli efekt
§ 118. Magnetvälja vektori B tsirkulatsioon vaakumis
§ 119. Solenoidi ja toroidi magnetväljad
§ 121. Töö juhi ja voolukandva ahela liigutamisel magnetväljas
Ülesanded
15. peatükk
§ 122. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus (Faraday katsed
§ 123. Faraday seadus ja selle tuletus energia jäävuse seadusest
§ 125. Pöörisvoolud (Foucault voolud
§ 126. Ahela induktiivsus. eneseinduktsioon
§ 127. Voolud ahela avamisel ja sulgemisel
§ 128. Vastastikune induktsioon
§ 129. Trafod
§130. Magnetvälja energia
dachas
16. peatükk
§ 131. Elektronide ja aatomite magnetmomendid
§ 132. Dna- ja paramagnetism
§ 133. Magnetiseerimine. Magnetväli aines
§ 134. Tingimused kahe magneti vahelisel liidesel
§ 135. Ferromagnetid ja nende omadused
§ 136. Ferromagnetismi olemus
Ülesanded
17. peatükk
§ 137. Pööriselektriväli
§ 138. Nihkevool
§ 139. Maxwelli võrrandid elektromagnetvälja kohta
4. Võnked ja lained.
18. peatükk
§ 140. Harmoonilised võnked ja nende omadused
§ 141. Mehaanilised harmoonilised võnked
§ 142. Harmooniline ostsillaator. Kevad, füüsiline ja matemaatilised pendlid
§ 144. Täiendus harmoonilised vibratsioonid sama suund ja sama sagedus. lööb
§ 145. Vastastikku risti asetsevate vibratsioonide liitmine
§ 146. Vabade summutatud võnkumiste (mehaaniliste ja elektromagnetiliste) diferentsiaalvõrrand ja selle lahendus. Isevõnkumised
§ 147. Sundvõnkumiste (mehaaniliste ja elektromagnetiliste) diferentsiaalvõrrand ja selle lahendus
§ 148. Sundvõnkumiste (mehaaniliste ja elektromagnetiliste) amplituud ja faas. Resonants
§ 149. Vahelduvvool
§ 150. Stressiresonants
§ 151. Voolude resonants
§ 152. Vahelduvvooluahelas vabanev võimsus
Ülesanded
19. peatükk
§ 153. Laineprotsessid. Piki- ja põiklained
§ 154. Rändlaine võrrand. faasi kiirus. laine võrrand
§ 155. Superpositsiooni põhimõte. rühma kiirus
§ 156. Lainete interferents
§ 157. seisulained
§ 158. Helilained
§ 159. Doppleri efekt akustikas
§ 160. Ultraheli ja selle rakendamine
Ülesanded
20. peatükk
§ 161. Elektromagnetlainete katsetootmine
§ 162. Elektromagnetlaine diferentsiaalvõrrand
§ 163. Elektromagnetlainete energia. Elektromagnetvälja impulss
§ 164. Dipooli kiirgus. Elektromagnetlainete rakendamine
Ülesanded
5. Optika. Kiirguse kvantloomus.
Peatükk 21. Geomeetrilise ja elektroonilise optika elemendid.
§ 165. Optika põhiseadused. täielik peegeldus
§ 166. Õhukesed läätsed. Objektide kujutis objektiivide abil
§ 167. Optiliste süsteemide aberratsioonid (vead).
§ 168. Fotomeetrilised põhisuurused ja nende ühikud
Ülesanded
22. peatükk
§ 170. Valguse olemuse ideede arendamine
§ 171. Valguslainete koherentsus ja monokromaatilisus
§ 172. Valguse interferents
§ 173. Valguse interferentsi jälgimise meetodid
§ 174. Valguse interferents õhukeses kiles
§ 175. Valguse interferentsi rakendamine
23. peatükk
§ 177. Fresneli tsoonide meetod. Valguse sirgjooneline levik
§ 178. Fresneli difraktsioon ümara augu ja ketta abil
§ 179. Fraunhoferi difraktsioon ühe pilu võrra
§ 180. Fraunhoferi difraktsioon difraktsioonvõrel
§ 181. Ruumivõre. valguse hajumine
§ 182. Difraktsioon ruumivõrel. Wolfe-Braggsi valem
§ 183. Optikariistade resolutsioon
§ 184. Holograafia mõiste
Ülesanded
Peatükk 24. Elektromagnetlainete vastastikmõju ainega.
§ 185. Valguse hajumine
Paragrahv 186. Elektrooniline teooria kerge dispersioon
§ 188. Doppleri efekt
§ 189. Vavilov-Tšerenkovi kiirgus
Ülesanded
25. peatükk
§ 190. Loomulik ja polariseeritud valgus
§ 191. Valguse polariseerumine peegeldumisel ja murdumisel kahe dielektriku piiril
§ 192. Kahekordne murdumine
§ 193. Polariseerivad prismad ja polaroidid
§ 194. Polariseeritud valguse analüüs
§ 195. Kunstlik optiline anisotroopia
§ 196. Polarisatsioonitasandi pöörlemine
Ülesanded
Peatükk 26. Kiirguse kvantloomus.
§ 197. Soojuskiirgus ja selle omadused.
§ 198. Kirchhoffi seadus
§ 199. Stefan-Boltzmanni seadused ja Viini nihked
§ 200. Rayleigh-Jeansi ja Plancki valemid.
§ 201. Optiline püromeetria. Termilised valgusallikad
§ 203. Välise fotoelektrilise efekti Einsteini võrrand. Valguse kvantomaduste eksperimentaalne kinnitus
§ 204. Fotoefekti rakendamine
§ 205. Footoni mass ja impulss. kerge surve
§ 206. Comptoni efekt ja selle elementaarne teooria
§ 207. Elektromagnetkiirguse korpuskulaarsete ja laineliste omaduste ühtsus
Ülesanded
6. Kvantfüüsika elemendid
Peatükk 27. Bohri vesinikuaatomi teooria.
§ 208. Thomsoni ja Rutherfordi aatomi mudelid
§ 209. Vesiniku aatomi joonspekter
§ 210. Bohri postulaadid
§ 211. Franki katsed Hertsis
§ 212. Vesinikuaatomi spekter Bohri järgi
Ülesanded
28. peatükk
§ 213. Aine omaduste korpuskulaar-laineline dualism
§ 214. Mõned de Broglie lainete omadused
§ 215. Määramatuse seos
§ 216. Lainefunktsioon ja selle statistiline tähendus
§ 217. Üldine Schrödingeri võrrand. Statsionaarsete olekute Schrödingeri võrrand
§ 218. Põhjuslikkuse printsiip kvantmehaanikas
§ 219. Vaba osakese liikumine
§ 222. Lineaarharmooniline ostsillaator kvantmehaanikas
Ülesanded
29. peatükk
§ 223. Vesinikuaatom kvantmehaanikas
§ 224. Elektroni L-olek vesinikuaatomis
§ 225. Elektronide spin. Pöörlemise kvantarv
§ 226. Ühesuguste osakeste eristamatuse põhimõte. Fermionid ja bosonid
Mendelejev
§ 229. Röntgenikiirguse spektrid
§ 231. Molekulaarspektrid. Ramani valguse hajumine
§ 232. Absorptsioon, spontaanne ja stimuleeritud emissioon
(laserid
Ülesanded
30. peatükk
§ 234. Kvantstatistika. faasiruum. jaotusfunktsioon
§ 235. Bose-Einsteini ja Fermi-Diraci kvantstatistika mõiste
§ 236. Degenereerunud elektrongaas metallides
§ 237. Mõiste kvantteooria soojusmahtuvus. Fonoolid
§ 238. Metallide elektrijuhtivuse kvantteooria järeldused
! Joosepi efekt
Ülesanded
31. peatükk
§ 240. Tahkete ainete tsooniteooria mõiste
§ 241. Metallid, dielektrikud ja pooljuhid tsooniteooria järgi
§ 242. Pooljuhtide sisejuhtivus
§ 243. Pooljuhtide lisandite juhtivus
§ 244. Pooljuhtide fotojuhtivus
§ 245. Tahkete ainete luminestsents
§ 246. Kahe metalli kokkupuude ribateooria järgi
§ 247. Termoelektrilised nähtused ja nende rakendamine
§ 248. Alaldamine metall-pooljuht kontaktil
§ 250. Pooljuhtdioodid ja trioodid (transistorid
Ülesanded
7. Aatomituuma ja elementaarosakeste füüsika elemendid.
32. peatükk
§ 252. Massi defekt ja sidumisenergia, tuumad
§ 253. Tuuma spinn ja selle magnetmoment
Paragrahv 254. tuumajõud. Kerneli mudelid
§ 255. Radioaktiivne kiirgus ja selle liigid Väljatõrjumiseeskirjad
§ 257. A-lagunemise seaduspärasused
§ 259. Gammakiirgus ja selle omadused.
§ 260. Y-kiirguse resonantsneeldumine (Mössbaueri efekt
§ 261. Radioaktiivse kiirguse ja osakeste vaatlus- ja registreerimismeetodid
§ 262. Tuumareaktsioonid ja nende põhiliigid
§ 263. Positroon. /> -Lagunemine. Elektrooniline jäädvustamine
§ 265. Tuuma lõhustumise reaktsioon
§ 266. Lõhustumise ahelreaktsioon
§ 267. Tuumaenergia mõiste
§ 268. Aatomituumade ühinemise reaktsioon. Hallatavate probleem termotuumareaktsioonid
Ülesanded
33. peatükk
§ 269. Kosmiline kiirgus
§ 270. Muonid ja nende omadused
§ 271. Mesonid ja nende omadused
§ 272. Elementaarosakeste vastastikmõju liigid
§ 273. Osakesed ja antiosakesed
§ 274. Hüperonid. Elementaarosakeste veidrus ja paarsus
§ 275. Elementaarosakeste klassifikatsioon. Kvargid
Ülesanded
Põhiseadused ja valemid
1. Mehaanika füüsilised alused
2. Molekulaarfüüsika ja termodünaamika alused
4. Võnked ja lained
5. Optika. Kiirguse kvantolemus
6. Aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika elemendid
7. Aatomituuma ja elementaarosakeste füüsika elemendid
Õppeaine register
Õpik (9. trükk, täiendatud ja täiendatud, 2004) koosneb seitsmest osast, milles on välja toodud mehaanika, molekulaarfüüsika ja termodünaamika, elektri ja magnetismi, optika, aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika, aatomifüüsika tuuma- ja elementaarfüüsika füüsikalised alused. osakesed. Mehaaniliste ja elektromagnetiliste võnkumiste kombineerimise küsimus on ratsionaalselt lahendatud. Kinnitatakse loogiline järjepidevus ja seos klassikalise ja kaasaegse füüsika vahel. Antakse kontrollküsimused ja ülesanded iseseisvaks lahendamiseks.
Kõrgkoolide inseneri- ja tehnikaerialade üliõpilastele.
KINEMAATIKA ELEMENDID.
Mehaanika on füüsika osa, mis uurib mehaanilise liikumise mustreid ja põhjuseid, mis seda liikumist põhjustavad või muudavad. Mehaaniline liikumine on kehade või nende osade suhtelise asendi muutumine ajas.
Mehaanika kui teaduse areng algab 3. sajandil. eKr, kui Vana-Kreeka teadlane Archimedes (287 - 212 eKr) sõnastas kangi tasakaaluseaduse ja ujuvkehade tasakaaluseaduse. Mehaanika põhiseadused kehtestas itaalia füüsik ja astronoom G. Galileo (1564-1642) ning lõpuks sõnastas need inglise teadlane I. Newton (1643-1727).
Galileo - Newtoni mehaanikat nimetatakse klassikaliseks mehaanikaks. See uurib makroskoopiliste kehade liikumisseadusi, mille kiirused on väikesed võrreldes valguse kiirusega c vaakumis. C-ga võrreldavate kiirustega makroskoopiliste kehade liikumisseadusi uurib relativistlik mehaanika, tuginedes A. Einsteini (1879-1955) sõnastatud erirelatiivsusteooriale. Mikroskoopiliste kehade (üksikute aatomite ja elementaarosakeste) liikumise kirjeldamiseks ei ole klassikalise mehaanika seadused rakendatavad – need asendatakse kvantmehaanika seadustega.
SISUKORD
Eessõna 2
Sissejuhatus 2
Füüsika aine ja selle seosed teiste teadustega 2
Füüsikaliste suuruste ühikud 3
1 MEHAANIKA FÜÜSIKALISED ALUSED 4
1. peatükk Kinemaatilised elemendid 4
§ 1. Mudelid mehaanikas. Võrdlussüsteem. Trajektoor, tee pikkus, nihkevektor 4
§ 2. Kiirus 6
§ 3. Kiirendus ja selle komponendid 7
§ 4. Nurkkiirus ja nurkiirendus 9
2. peatükk Materiaalse punkti dünaamika ja jäiga keha translatsiooniline liikumine 11
§ 5. Newtoni esimene seadus. Kaal. Tugevus 11
§ 6. Newtoni teine seadus 11
§ 7. Newtoni kolmas seadus 13
§ 8. Hõõrdejõud 13
§ 9. Impulsi jäävuse seadus. Raskuskese 14
§ 10. Muutuva massiga keha liikumisvõrrand 16
3. peatükk Töö ja energia 17
§ üksteist. Energia, töö, jõud 17
§ 12. Kineetilised ja potentsiaalsed energiad 18
§ 13. Energia jäävuse seadus 20
§ 14. Energia graafiline esitus 22
§ 15. Absoluutselt elastsete ja mitteelastsete kehade mõju 23
4. peatükk Tahke mehaanika 27
§ 16. Inertsimoment 27
§ 17. Pöörlemise kineetiline energia 28
§ 18. Jõumoment. Jäiga keha pöörleva liikumise dünaamika võrrand 28
§ 19. Nurkmoment ja jäävusseadus 29
§ 20. Vabad teljed. Güroskoop 32
§ 21. Jäiga keha deformatsioonid 34
5. peatükk Gravitatsioon. Väljateooria elemendid 36
§ 22. Kepleri seadused. Gravitatsiooniseadus 36
§ 23. Raskusjõud ja kaal. Kaaluta olek 37
§ 24. Gravitatsiooniväli ja pinge 38
§ 25. Töö gravitatsiooniväljas. Gravitatsioonivälja potentsiaal 38
§ 26. Kosmilised kiirused 40
§ 27. Mitteinertsiaalsed tugisüsteemid. Inertsjõud 40
6. peatükk Vedelikumehaanika elemendid 44
§ 28. Rõhk vedelikus ja gaasis 44
§ 29. Järjepidevusvõrrand 45
§ 30. Bernoulli võrrand ja selle tagajärjed 46
§ 31. Viskoossus (sisehõõrdumine). Vedelikuvoolu laminaarsed ja turbulentsed režiimid 48
§ 32. Viskoossuse määramise meetodid 50
§ 33. Kehade liikumine vedelikes ja gaasides 51
7. peatükk Eri (era)relatiivsusteooria elemendid 53
§ 34. Galilei teisendused. Mehaaniline relatiivsusteooria põhimõte 53
§ 35. Eri(partikulaar)relatiivsusteooria postulaadid 54
§ 36. Lorentzi teisendused 55
§ 37. Lorentzi teisenduste tagajärjed 56
§ 38. Sündmuste vaheline intervall 59
§ 39. Materjali relativistliku dünaamika põhiseadus punkt 60
§ 40. Massi ja energia suhte seadus 61
2 MOLEKULAARFÜÜSIKA JA TERMODÜNAAMIKA ALUSED 63
8. peatükk Ideaalgaaside molekulaarkineetiline teooria 63
§ 41. Statistilised ja termodünaamilised meetodid. Ideaalse gaasi katseseadused 63
§ 42. Clapeyroni võrrand - Mendelejev 66
§ 43. Ideaalgaaside molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand 67
§ 44. Maxwelli seadus ideaalse gaasi molekulide jaotumise kohta soojusliikumise kiiruste ja energiate järgi 69
§ 45. Baromeetriline valem. Boltzmanni jaotus 71
§ 46. Keskmine kokkupõrgete arv ja molekulide keskmine vaba teekond 72
§ 47. Molekulaarkineetilise teooria eksperimentaalne põhjendamine 73
§ 48. Transpordinähtused termodünaamiliselt mittetasakaalulistes süsteemides 74
§ 48. Vaakum ja selle saamise viisid. Ultraharendatud gaaside omadused 76
9. peatükk Termodünaamika alused 78
§ 50. Molekuli vabadusastmete arv. Energia ühtlase jaotuse seadus molekulide vabadusastmete vahel 78
§ 51. Termodünaamika esimene seadus 79
§ 52. Gaasi töö selle mahu muutusega 80
§ 53. Soojusvõimsus 81
§ 54. Termodünaamika esimese seaduse rakendamine isoprotsessidele 82
§ 55. Adiabaatiline protsess. Polütroopne protsess 84
§ 56. Ringprotsess (tsükkel). Pööratavad ja pöördumatud protsessid 86
§ 57. Entroopia, selle statistiline tõlgendamine ja seos termodünaamilise tõenäosusega 87
§ 58. Termodünaamika teine seadus 89
§ 59. Soojusmasinad ja külmikud. Carnot' tsükkel ja selle efektiivsus ideaalse gaasi 90 jaoks
Ülesanded 92
10. peatükk Reaalsed gaasid, vedelikud ja tahked ained 93
§ 60. Molekulidevahelise interaktsiooni jõud ja potentsiaalne energia 93
§ 61. Van der Waalsi võrrand 94
§ 62. Van der Waalsi isotermid ja nende analüüs 95
§ 63. Reaalse gaasi siseenergia 97
§ 64. Joule-Thomsoni efekt 98
§ 65. Gaaside veeldamine 99
§ 66. Vedelike omadused. Pindpinevus 100
§ 67. Niisutamine 102
§ 68. Rõhk vedeliku kumera pinna all 103
§ 69. Kapillaarnähtused 104
§ 70. Tahked kehad. Mono- ja polükristallid 104
§ 71. Kristalliliste tahkete ainete liigid 105
§ 72. Kristallide defektid 109
§ 73. Tahkete ainete soojusmahtuvus 110
§ 74. Aurutamine, sublimatsioon, sulatamine ja kristalliseerimine. Amorfsed kehad 111
§ 75. I ja II liigi faasiüleminekud 113
§ 76. Seisuskeem. Kolmikpunkt 114
Ülesanded 115
3 ELEKTER JA ELEKTROMAGNETISM 116
11. peatükk Elektrostaatika 116
§ 77. Elektrilaengu jäävuse seadus 116
§ 78. Coulombi seadus 117
§ 79. Elektrostaatiline väli. Elektrostaatilise välja tugevus 117
§ 80. Elektrostaatiliste väljade superpositsiooni põhimõte. Dipoolväli 119
§ 81. Gaussi teoreem elektrostaatilise välja kohta vaakumis 120
§ 82. Gaussi teoreemi rakendamine mõnede elektrostaatiliste väljade arvutamisel vaakumis 122
§ 83. Elektrostaatilise väljatugevuse vektori tsirkulatsioon 124
§ 84. Elektrostaatilise välja potentsiaal 125
§ 85. Pinge kui potentsiaalne gradient. Ekvipotentsiaalpinnad 126
§ 86. Potentsiaalide erinevuse arvutamine väljatugevusest 127
§ 87. Dielektrikute liigid. Dielektrikute polarisatsioon 128
§ 88. Polarisatsioon. Väljatugevus dielektrikus 129
§ 88. Elektrinihe. Gaussi teoreem elektrostaatilise välja kohta dielektrikus 130
§ 90. Tingimused kahe dielektrilise kandja liideses 131
§ 91. Ferroelektrikud 132
§ 92. Elektrijuhid elektrostaatilises väljas 134
§ 93. Üksikjuhi elektrimahtuvus 136
§ 94. Kondensaatorid 136
§ 95. Laengute süsteemi, üksikjuhi ja kondensaatori energia. Elektrostaatilise välja energia 138
Ülesanded 140
12. peatükk Alalisvool 141
§ 96. Elektrivool, tugevus ja voolutihedus 141
§ 97. Välisjõud. Elektromotoorjõud ja pinge 142
§ 98. Ohmi seadus. Juhi takistus 143
§ 99. Töö ja jooksev võim. Joule-Lenzi seadus 144
§ 100. Ohmi seadus keti mittehomogeensele lõigule 145
§ 101. Kirchhoffi eeskirjad hargvoolude kohta 146
Ülesanded 148
13. peatükk Elektrivoolud metallides, vaakumis ja gaasides 148
§ 102. Metallide elektrijuhtivuse klassikaline elementaarteooria 148
§ 103. Põhiseaduste tuletamine elektrivool V klassikaline teooria metallide elektrijuhtivus 149
§ 104. Metallist elektronide tööfunktsioon 151
§ 105. Heitenähtused ja nende rakendamine 152
§ 106. Gaaside ioniseerimine. Iseseisev gaasilahendus 154
§ 107. Iseseisev gaasilahendus ja selle liigid 155
§ 108. Plasma ja selle omadused 158
Ülesanded 159
14. peatükk Magnetväli 159
§ 109. Magnetväli ja selle omadused 159
§ 110. Biot - Savart - Laplace'i seadus ja selle rakendamine magnetvälja arvutamisel 162
§ 111. Ampère'i seadus. Paralleelvoolude vastastikmõju 163
§ 112. Magnetkonstant. Magnetinduktsiooni ja magnetvälja tugevuse ühikud 164
§ 113. Liikuva laengu magnetväli 165
§ 114. Magnetvälja mõju liikuvale laengule 166
§ 115. Laetud osakeste liikumine magnetväljas 166
§ 116. Laetud osakeste kiirendid 167
§ 117. Saaliefekt 169
§ 118. Magnetvälja vektori B tsirkulatsioon vaakumis 169
§ 119. Solenoidi ja toroidi magnetväljad 171
§ 120. Magnetinduktsiooni vektori voog. Gaussi teoreem väljale B 172
§ 121. Töö juhi ja voolukandva ahela liigutamisel magnetväljas 172
Ülesanded 174
15. peatükk Elektromagnetiline induktsioon 174
§122. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus (Faraday katsed) 174
§ 123. Faraday seadus ja selle tuletamine energia jäävuse seadusest 175
§ 124. Raami pöörlemine magnetväljas 177
§ 125. Pöörisvoolud (Foucault voolud) 177
§ 126. Ahela induktiivsus. Eneseinduktsioon 178
§ 127. Voolud ahela avamisel ja sulgemisel 179
§ 128. Vastastikune sisseelamine 181
§ 129. Trafod 182
§ 130. Magnetvälja energia 183
16. peatükk Aine magnetilised omadused 184
§ 131. Elektronide ja aatomite magnetmomendid 184
§ 132. Dia- ja paramagnetism 186
§ 133. Magnetiseerimine. Magnetväli aines 187
§ 134. Tingimused kahe magneti vahelisel liidesel 189
§ 135. Ferromagnetid ja nende omadused 190
§ 136. Ferromagnetismi olemus 191
17. peatükk Maxwelli elektromagnetvälja teooria alused 193
§ 137. Keeris elektriväli 193
§ 138. Nihkevool 194
§ 139. Maxwelli võrrandid elektromagnetvälja jaoks 196
4 VÕNKED JA LAINED 198
18. peatükk Mehaanilised ja elektromagnetilised vibratsioonid 198
§ 140. Harmoonilised võnked ja nende omadused 198
§ 141. Mehaanilised harmoonilised võnked 200
§ 142. Harmooniline ostsillaator. Kevad, füüsikalised ja matemaatilised pendlid 201
§ 143. Vabad harmoonilised võnkumised võnkeahelas 203
§ 144. Samasuunaliste ja sama sagedusega harmooniliste võnkumiste liitmine. Võidab 205
§ 145. Vastastikku risti asetsevate võnkumiste liitmine 206
§ 146. Vabade summutatud võnkumiste (mehaaniliste ja elektromagnetiliste) diferentsiaalvõrrand ja selle lahendus. Isevõnkumised 208
§ 147. Sundvõnkumiste (mehaaniliste ja elektromagnetiliste) diferentsiaalvõrrand ja selle lahendus 211
§ 148. Sundvõnkumiste (mehaaniliste ja elektromagnetiliste) amplituud ja faas. Resonants 213
§ 148. Vahelduvvool 215
§ 150. Stressiresonants 217
§ 151. Voolude resonants 218
§ 152. Vahelduvvooluahelas vabanev võimsus 219
19. peatükk Elastsed lained 221
§ 153. Laineprotsessid. Piki- ja põiklained 221
§ 154. Rändlaine võrrand. faasi kiirus. Lainevõrrand 222
§ 155. Superpositsiooni põhimõte. Grupi kiirus 223
§ 156. Lainete interferents 224
§ 157. Seisulained 225
§ 158. Helilained 227
S 159. Doppleri efekt akustikas 228
§ 160. Ultraheli ja selle rakendamine 229
20. peatükk Elektromagnetlained 230
§ 161. Elektromagnetlainete katsetootmine 230
§ 162. Elektromagnetlaine diferentsiaalvõrrand 232
§ 163. Elektromagnetlainete energia. Elektromagnetvälja impulss 233
§ 164. Dipooli kiirgus. Elektromagnetlainete rakendamine 234
5 OPTIKA. KIIRGUSE KVANTLOOMUS 236
21. peatükk Geomeetrilise ja elektroonilise optika elemendid 236
§ 165. Optika põhiseadused. Kogu peegeldus 236
§ 166. Õhukesed läätsed. Objektiividega pilt 238
§ 187. Optiliste süsteemide aberratsioonid (vead) 241
§ 168. Fotomeetrilised põhisuurused ja nende ühikud 242
§ 189. Elektroonilise optika elemendid 243
22. peatükk Valguse häired 245
§ 170. Valguse olemuse ideede arendamine 245
§ 171. Valguslainete koherentsus ja monokromaatilisus 248
§ 172. Valguse interferents 249
§ 173. Valguse interferentsi jälgimise meetodid 250
§ 174. Valguse interferents õhukeses kiles 252
§ 175. Valguse interferentsi rakendamine 254
23. peatükk Valguse difraktsioon 257
§ 176. Huygensi-Fresneli põhimõte 257
§ 177. Fresneli tsoonide meetod. Valguse sirgjooneline levimine 258
§ 178. Fresneli difraktsioon ümara augu ja kettaga 260
§ 178. Fraunhoferi difraktsioon ühe pilu võrra 261
§ 180. Fraunhoferi difraktsioon difraktsioonvõre abil 263
§ 181. Ruumivõre. Valguse hajumine 265
§ 182. Difraktsioon ruumivõrel. Wolfe'i valem – Braggs 266
§ 183. Optikariistade resolutsioon 267
§ 184. Holograafia mõiste 268
24. peatükk Elektromagnetlainete vastastikmõju ainega 27 0
§ 185. Valguse hajumine 270
§ 186. Säravuse hajumise elektronteooria 271
§ 187. Valguse neeldumine (neeldumine) 273
§ 188. Doppleri efekt 274
§ 189. Vavilov-Tšerenkovi kiirgus 275
25. peatükk Valguse polarisatsioon 276
§ 190. Loomulik ja polariseeritud valgus 276
§ 191. Valguse polariseerumine peegeldumisel ja murdumisel kahe dielektriku piiril 278
§ 192. Topeltmurdumine 279
§ 193. Polariseerivad prismad ja polaroidid 280
§ 194. Polariseeritud valguse analüüs 282
§ 195. Kunstlik optiline anisotroopia 283
§ 196. Polarisatsioonitasandi 284 pöörlemine
26. peatükk Kiirguse kvantloomus 285
§ 197. Soojuskiirgus ja selle omadused 285
Kirchhoffi seaduse § 188 287
§ 199. Stefan-Boltzmanni seadused ja Wieni nihked 288
§ 200. Rayleighi valemid – Teksad ja Planck 288
§ 201. Optiline püromeetria. Termilised valgusallikad 291
§ 202. Fotoefekti liigid. Välise fotoefekti seadused 292
§ 203. Välise fotoelektrilise efekti Einsteini võrrand. Valguse kvantomaduste eksperimentaalne kinnitus 294
§ 204. Fotoefekti rakendamine 296
§ 205. Footoni mass ja impulss. Kerge rõhk 297
§ 206. Comptoni efekt ja selle elementaarteooria 298
§ 207. Elektromagnetkiirguse korpuskulaarsete ja laineliste omaduste ühtsus 299
6 ATOMITE, MOLEKULIDE JA TAHKEKEHADE KVANTFÜÜSIKA ELEMENDI 300
27. peatükk Bohri vesinikuaatomi teooria 300
§ 208. Thomsoni ja Rutherfordi aatomi mudelid 300
§ 209. Vesiniku aatomi joonspekter 301
§ 210. Bohri postulaadid 302
§ 211. Franki ja Hertsi katsed 303
§ 212. Vesinikuaatomi spekter Bohri 304 järgi
28. peatükk Kvantmehaanika elemendid 306
§ 213. Aine omaduste korpuskulaarlaine dualism 306
§ 214. Mõned da Broglie lainete omadused 308
§ 215 Määramatuse seos 308
§ 216. Lainefunktsioon ja selle statistiline tähendus 311
§ 217. Üldine Schrödingeri võrrand. Statsionaarsete olekute Schrödingeri võrrand 312
§ 218. Põhjuslikkuse põhimõte viiendas mehaanikas 314
§ 219. Vaba osakese liikumine 314
§ 220. Osake ühemõõtmelises ristkülikukujulises lõpmata kõrgete "seintega" "potentsiaalikaevus" 315
§ 221. Osakese läbimine potentsiaalsest barjäärist. Tunneliefekt 317
§ 222. Lineaarharmooniline ostsillaator kvantmehaanikas 320
29. peatükk Aatomite ja molekulide kaasaegse füüsika elemendid 321
§ 223. Vesinikuaatom kvantmehaanikas 321
§ 224. 1s-Elektroni olek vesinikuaatomis 324
§ 225. Elektronide spin. Pöörlemiskvantnumber 325
§ 226. Ühesuguste osakeste eristamatuse põhimõte. Fermionid ja bosonid 326
§ 227. Pauli põhimõte. Elektronide jaotus aatomis olekute järgi 327
§ 228. Mendelejevi 328 elementide perioodiline süsteem
§ 229. Röntgenispektrid 330
§ 230. Molekulid: keemilised sidemed, energiatasemete mõiste 332
§ 231. Molekulaarspektrid. Ramani valguse hajumine 333
§ 232 Absorptsioon. Spontaanne ja stimuleeritud emissioon 334
§ 233. Optilised kvantgeneraatorid (laserid) 335
30. peatükk Kvantstatistika elemendid 338
§ 234. Kvantstatistika. faasiruum. Jaotusfunktsioon 338
§ 235. Kvantstatistika mõiste Bose - Einstein ja Fermi - Dirac 339
§ 236. Degenereerunud elektrongaas metallides 340
§ 237. Soojusmahtuvuse kvantteooria mõiste. Foonid 341
§ 238. Metallide elektrijuhtivuse kvantteooria järeldused 342
§ 239. Ülijuhtivus. Josephsoni efekti mõistmine 343
31. peatükk Tahkisfüüsika elemendid 345
§ 240. Tahkete ainete tsooniteooria mõiste 345
§ 241. Metallid, dielektrikud ja pooljuhid tsooniteooria järgi 346
§ 242. Pooljuhtide sisejuhtivus 347
§ 243. Pooljuhtide lisandite juhtivus 350
§ 244. Pooljuhtide fotojuhtivus 352
§ 245. Tahkete ainete luminestsents 353
§ 246. Kahe metalli kokkupuude ribateooria järgi 355
§ 247. Termoelektrilised nähtused ja nende rakendamine 356
§ 248. Alaldamine metall-pooljuht kontaktil 358
§ 249. Elektrooniliste ja aukpooljuhtide kontakt (p-n-ristmik) 360
§ 250. Pooljuhtdioodid ja trioodid (transistorid) 362
7 TUUMA- JA ELEMENTAARSAKESTE FÜÜSIKA ELEMENDID 364
32. peatükk Tuumafüüsika elemendid 364
§ 251. Aatomituuma suurus, koostis ja laeng. Mass ja laengu number 364
§ 252. Massiviga ja tuuma sidumisenergia 365
§ 253. Tuuma spinn ja selle magnetmoment 366
§ 254. Tuumajõud. Kerneli mudelid 367
§ 255. Radioaktiivne kiirgus ja selle liigid 368
§ 256. Radioaktiivse lagunemise seadus. Tasaarvestuse reeglid 369
§ 257. -lagunemise seaduspärasused 370
§ 258 Lagunemine. Neutrino 372
§ 259. Gammakiirgus ja selle omadused 373
§ 260. -kiirguse resonantsneeldumine (Mössbaueri efekt *) 375
§ 261. Radioaktiivse kiirguse ja osakeste vaatlus- ja registreerimismeetodid 376
§ 262. Tuumareaktsioonid ja nende põhiliigid 379
§ 263. Positroon. Lagunemine. Elektrooniline käepide 381
§ 264. Neutroni avastamine. Tuumareaktsioonid neutronite toimel 382
§ 265. Tuuma lõhustumise reaktsioon 383
§ 266. Lõhustumise ahelreaktsioon 385
§ 267. Tuumaenergia mõiste 386
§ 268. Aatomituumade ühinemise reaktsioon. Kontrollitud termotuumareaktsioonide probleem 388
33. peatükk Osakeste füüsika elemendid 390
§ 269. Kosmiline kiirgus 390
§ 270. Muonid ja nende omadused 391
§ 271. Mesonid ja nende omadused 392
§ 272. Elementaarosakeste vastasmõju liigid 393
§ 273. Osakesed ja antiosakesed 394
§ 274. Hüperonid. Elementaarosakeste kummalisus ja paarsus 396
§ 275. Elementaarosakeste klassifikatsioon. Kvargid 397
KOKKUVÕTE 400
PÕHISEADUSED JA VALEM 402
INDEKS 413.
