Retsensent: Moskva Energeetikainstituudi (Tehnikaülikool) A. M. Fabrikanti nimelise füüsikaosakonna professor V. A. Kasjanovi

ISBN 5-06-003634-0  Riigi Ühtne Ettevõte "Kirjastus" lõpetanud kool", 2001

Selle väljaande algne küljendus on kirjastuse Vysshaya Shkola omand ja selle reprodutseerimine (paljundamine) mis tahes viisil ilma väljaandja nõusolekuta on keelatud.

Eessõna

Õpik on koostatud vastavalt füüsikakursuse kehtivale programmile Sest kõrgemate inseneri- ja tehnikaerialadega õppeasutused ja on mõeldud piiratud õppetundide arvuga füüsika eriala kõrgkoolide täiskoormusega õppe üliõpilastele koos kasutamise võimalusega õhtu- ja korrespondentkursustel.

väike maht õppejuhend mis saavutatakse materjali hoolika valiku ja kokkuvõtliku esitlemisega.

Raamat koosneb seitsmest osast. Esimene osa annab süstemaatilise esitluse füüsilised alused klassikaline mehaanika, aga ka eri (era)relatiivsusteooria elemendid. Teine osa käsitleb põhitõdesid molekulaarfüüsika ja termodünaamika. Kolmandas osas elektrostaatika, konstant elektrit ja elektromagnetism. Neljandas, võnkumiste ja tahte teooria eksponeerimisele pühendatud osas käsitletakse paralleelselt mehaanilisi ja elektromagnetilisi võnkumisi, tuuakse välja nende sarnasused ja erinevused ning võrreldakse vastavate võnkumiste käigus toimuvaid füüsikalisi protsesse. Viiendas osas käsitletakse geomeetrilise ja elektroonilise optika elemente, laineoptikat ning kiirguse kvantolemust. Kuues osa on pühendatud aatomite, molekulide ja kvantfüüsika elementidele. tahked ained. Seitsmendas osas on välja toodud aatomituuma ja elementaarosakeste füüsika elemendid.

Materjali esitamine toimub ilma tülikate matemaatiliste arvutusteta, nõuetekohast tähelepanu pööratakse nähtuste füüsikalisele olemusele ja neid kirjeldavatele mõistetele ja seaduspärasustele ning kaasaegsete ja klassikaline füüsika. Kõik eluloolised andmed on antud Yu. A. Khramovi raamatu "Füüsika" (M .: Nauka, 1983) järgi.

Määrata vektorkogused kõik joonised ja tekst on paksus kirjas, välja arvatud kreeka tähtedega tähistatud väärtused, mis on tehnilistel põhjustel trükitud heledas kirjas koos noolega tekstis.

Autor avaldab sügavat tänu kolleegidele ja lugejatele, kelle lahked märkused ja ettepanekud aitasid kaasa raamatu täiustamisele. Eriti tänulik olen professor V. A. Kasjanovile õpiku retsenseerimise ja kommentaaride eest.

Sissejuhatus

Füüsika aine ja selle seosed teiste teadustega

Teie ümbritsev maailm, kõik, mis teie ümber eksisteerib ja mida avastame aistingute kaudu, on mateeria.

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.

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; vene füüsik) * defineeris füüsikat kui teadust, mis uurib üldised omadused ning aine ja välja liikumise seadused. Nüüd on üldiselt aktsepteeritud, et kõik vastasmõjud toimuvad väljade kaudu, nagu gravitatsiooni-, elektromagnetväljad tuumajõud. Väli koos mateeriaga on üks mateeria olemasolu vorme. Välja ja mateeria lahutamatut seost ning nende omaduste erinevust arvestatakse kursuse edenedes.

*Kõik andmed on antud Yu. A. Hramovi biograafilise teatmiku "Füüsika" (M.: Nauka, 1983) järgi.

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 märkis akadeemik S. I. Vavilov (1891-1955; vene füüsik ja ühiskonnategelane), see füüsika tihe seos teiste loodusteaduste harudega viis selleni, et füüsika on kasvanud astronoomiaks, geoloogiaks, keemiaks, bioloogiaks ja teisteks loodusteadusteks. sügavaimad juured.. Selle tulemusena moodustus mitmeid uusi seotud erialasid, nagu astrofüüsika, biofüüsika jne.

Füüsika on samuti tihedalt seotud tehnoloogiaga ja sellel seosel on kahepoolne iseloom. Füüsika kasvas välja tehnoloogia vajadustest (mehaanika arengut tingis näiteks vanade kreeklaste seas ehitus- ja sõjavarustust 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 kiire arengutempo, selle kasvavad sidemed tehnoloogiaga näitavad füüsikakursuse olulist rolli tehnikakõrgkoolis: see on inseneri teoreetilise koolituse põhialus, ilma milleta on tema edukas tegevus võimatu.

Füüsikaliste suuruste ühikud

Füüsika põhiliseks uurimismeetodiks on kogemus, mis põhineb praktikal, sensoor-empiirilisel teadmisel objektiivsest reaalsusest, st uuritavate nähtuste vaatlemisest täpselt arvestatud tingimustes, mis võimaldavad jälgida nähtuste kulgu ja seda korduvalt reprodutseerida, kui neid tingimusi korratakse.

Eksperimentaalsete faktide selgitamiseks esitatakse hüpoteese. Hüpotees- see on teaduslik eeldus, mis on esitatud nähtuse selgitamiseks ja nõuab eksperimentaalset kontrollimist ja teoreetilist põhjendust, et saada usaldusväärseks teaduslikuks teooriaks.

Eksperimentaalsete faktide, aga ka inimeste tegevuse tulemuste üldistamise tulemusena füüsikalised 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. Ühikud füüsikalised kogused saab valida meelevaldselt, kuid siis on nende võrdlemisel raskusi. Seetõttu on soovitatav võtta kasutusele ühikute süsteem, mis hõlmab kõigi füüsikaliste suuruste ühikuid.

Mõõtühikute süsteemi koostamiseks valitakse meelevaldselt ühikud mitmele sõltumatule füüsikalisele suurusele. Neid üksusi nimetatakse põhilised.Ülejäänud suurused ja nende ühikud on tuletatud seadustest, mis ühendavad neid suurusi ja nende ühikuid põhilistega. Neid kutsutakse derivaadid.

Praegu on teadus- ja õppekirjanduses kasutamiseks kohustuslik rahvusvaheline süsteem (SI), mis põhineb seitsmel põhiühikul – meeter, kilogramm, sekund, amper, kelvin, mool, kandela – ja veel kahel – radiaanil ja steradiaanil.

Mõõdik(m) on tee pikkus, mille valgus läbib vaakumis 1/299792458 s.

Kilogramm(kg) - mass, mis on võrdne kilogrammi rahvusvahelise prototüübi massiga (plaatina-iriidiumi silinder, mida hoitakse Pariisi lähedal Sevresis Rahvusvahelises Kaalude ja Mõõtude Büroos).

Teiseks(s) - aeg, mis võrdub 9192631770 kiirgusperioodiga, mis vastab üleminekule tseesium-133 aatomi põhioleku kahe ülipeen taseme vahel.

Amper(A) - muutumatu voolu tugevus, mis kahe paralleelse lõpmatu pikkuse ja tühise ristlõikega sirgjoonelise juhtme läbimisel, mis asuvad vaakumis üksteisest 1 m kaugusel, tekitab nende juhtide vahel jõu, mis on võrdne 210 - 7 N iga meetri pikkuse kohta.

Kelvin(K) - 1/273,16 osa vee kolmikpunkti termodünaamilisest temperatuurist.

sünnimärk(mol) - aine kogus süsteemis, mis sisaldab nii palju struktuurielemente, kui on aatomeid 12 C nukliidis massiga 0,012 kg.

Candela(cd) – valguse intensiivsus sisse antud suund allikas, mis kiirgab monokromaatilist kiirgust sagedusega 54010 12 Hz, mille energiaintensiivsus selles suunas on 1/683 W/sr.

Radiaan(rad) - nurk kahe ringi raadiuse vahel, mille vahelise kaare pikkus võrdub raadiusega.

Steradiaan(cp) - täisnurk, mille tipp on kera keskel, mis lõikab sfääri pinnalt välja ala, mis on võrdne ruudu pindalaga, mille külg on võrdne kera raadiusega.

Tuletatud ühikute kehtestamiseks kasutatakse füüsikalisi seadusi, mis ühendavad need põhiühikutega. Näiteks ühtlase sirgjoonelise liikumise valemist v= s/ t (s – läbitud vahemaa, t - aeg) tuletatud kiirusühik on 1 m/s.

1 MEHAANIKA FÜÜSIKALISED ALUSED

1. peatükk Kinemaatika elemendid

§ 1. Mudelid mehaanikas. Võrdlussüsteem. Trajektoor, tee pikkus, nihkevektor

Mehaanika- füüsika osa, mis uurib mehaanilise liikumise seaduspärasusi ja põhjuseid, mis seda liikumist põhjustavad või muudavad. mehaaniline liikumine- see on ajas muutuv kehade või nende osade suhteline asend.

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 klassikaline mehaanika. See uurib makroskoopiliste kehade liikumisseadusi, mille kiirused on väikesed võrreldes valguse kiirusega c vaakumis. Uuritakse kiirusega c võrreldavate kiirustega makroskoopiliste kehade liikumisseadusi relativistlik mehaanika, põhineb erirelatiivsusteooria, sõnastanud A. Einstein (1879-1955). Mikroskoopiliste kehade (üksikute aatomite ja elementaarosakeste) liikumise kirjeldamiseks ei ole klassikalise mehaanika seadused rakendatavad – need asendatakse seadustega. vaalade mehaanika.

Oma kursuse esimeses osas uurime Galileo-Newtoni mehaanikat, s.o. arvestage makroskoopiliste kehade liikumist, mille kiirus on palju väiksem kui kiirus c. Klassikalises mehaanikas on üldtunnustatud I. Newtoni välja töötatud ja 17.-19. sajandil loodusteadustes domineerinud ruumi ja aja mõiste. Galileo-Newtoni mehaanika käsitleb ruumi ja aega aine olemasolu objektiivsete vormidena, kuid üksteisest ja materiaalsete kehade liikumisest eraldatuna, mis vastas tolleaegsele teadmiste tasemele.

Mehaanika jaguneb kolmeks osaks: I) 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.

Mehaanika kehade liikumise kirjeldamiseks kasutab sõltuvalt konkreetsete ülesannete tingimustest erinevaid füüsilised mudelid. Lihtsaim mudel on materiaalne punkt- keha massiga, mille mõõtmed selles ülesandes võib tähelepanuta jätta. kontseptsioon materiaalne punkt- abstraktne, kuid selle tutvustamine hõlbustab praktiliste probleemide lahendamist. Näiteks uurides planeetide liikumist orbiitidel ümber Päikese, võib neid võtta materiaalsete punktidena.

Suvalise makroskoopilise keha või kehade süsteemi saab mentaalselt jagada väikesteks interakteeruvateks osadeks, millest igaüht peetakse materiaalseks punktiks. Seejärel taandatakse suvalise kehade süsteemi liikumise uurimine materiaalsete punktide süsteemi uurimiseks. Mehaanikas uuritakse esmalt ühe materiaalse punkti liikumist ja seejärel uuritakse materiaalsete punktide süsteemi liikumist.

Kehade mõjul üksteisele võivad kehad deformeeruda, st muuta oma kuju ja suurust. Seetõttu võetakse mehaanikas kasutusele veel üks mudel – absoluutselt jäik kere. Absoluutselt jäik keha on keha, mis ei saa mingil juhul deformeeruda ja mis tahes tingimustel jääb selle keha kahe punkti (või täpsemalt kahe osakese) vaheline kaugus konstantseks.

Jäiga keha mis tahes liikumist saab kujutada translatsiooni- ja pöörlemisliigutuste kombinatsioonina. Translatsiooniline liikumine on liikumine, mille käigus liikuva kehaga jäigalt ühendatud sirgjoon jääb paralleelseks oma algse asendiga. Pöörlemine on liikumine, mille käigus kõik keha punktid liiguvad mööda ringjooni, mille keskpunktid asuvad samal sirgel, mida nimetatakse pöörlemisteljeks.

Kehade liikumine toimub ruumis ja ajas. Seetõttu on materiaalse punkti liikumise kirjeldamiseks vaja teada, millistes ruumipaikades see punkt asus ja mis ajahetkedel ühest või teisest positsioonist möödus.

Materiaalse punkti asukoht määratakse mõne teise, suvaliselt valitud keha suhtes, mida nimetatakse võrdluskehaks. Sellega on seotud võrdlussüsteem - koordinaatsüsteemide ja kellade kogum, mis on seotud võrdluskehaga. Kõige sagedamini kasutatavas Descartes'i koordinaatsüsteemis punkti asukoht A antud ajahetkel iseloomustab selle süsteemi suhtes kolm koordinaati x, y Ja z või raadiuse vektor r tõmmatud koordinaatsüsteemi alguspunktist kuni antud punkt(Joonis 1).

Kui materiaalne punkt liigub, muutuvad aja jooksul selle koordinaadid. Üldjuhul määratakse selle liikumine skalaarvõrranditega

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

samaväärne vektori võrrandiga

r = r(t). (1.2)

Nimetatakse võrrandeid (1.1) ja vastavalt ka (1.2). kinemaatilised võrrandid liigutused materiaalne punkt.

Nimetatakse sõltumatute koordinaatide arvu, mis määravad täielikult punkti asukoha ruumis vabadusastmete arv. Kui materiaalne punkt liigub ruumis vabalt, siis, nagu juba mainitud, on sellel kolm vabadusastet (koordinaadid x, y Ja z), kui ta liigub mööda mingit pinda, siis kahe vabadusastme võrra, kui mööda mingit joont, siis ühe vabadusastme võrra.

Välja arvatud t võrrandites (1.1) ja (1.2) saame materiaalse punkti trajektoori võrrandi. Trajektoor materiaalse punkti liikumine - selle ruumipunkti poolt kirjeldatud joon. Sõltuvalt trajektoori kujust võib liikumine olla sirgjooneline või kõverjooneline.

Vaatleme materiaalse punkti liikumist mööda suvalist trajektoori (joonis 2). Alustame aja lugemist hetkest, mil punkt oli asendis A. Trajektoori lõigu pikkus AB, Aja alguse hetkest möödas materiaalsest punktist, nimetatakse tee pikkus s ja on skalaarfunktsioon aeg:  s = s(t) .Vektor r = r -r 0 , mis on tõmmatud liikuva punkti algasendist selle asukohta antud ajahetkel (punkti raadiuse-vektori juurdekasv vaadeldava ajavahemiku jooksul), nimetatakse liigub.

Sirgjoonelise liikumise korral langeb nihkevektor kokku trajektoori vastava lõiguga ja nihkemooduliga | r| võrdne läbitud vahemaaga  s.

§ 2. Kiirus

Materiaalse punkti liikumise iseloomustamiseks võetakse kasutusele vektorsuurus - kiirus, mis on defineeritud kui kiirus liikumine, samuti suunas praegusel ajahetkel.

Laske materiaalsel punktil liikuda mööda mingit kõverjoonelist trajektoori nii, et ajahetkel t see vastab raadiuse vektorile r 0 (joonis 3). Lühiajaliselt  t punkt läbib tee  s ja saab elementaarse (lõpmatult väikese) nihke r.

Keskmise kiiruse vektor on punkti raadiuse-vektori juurdekasvu r ja ajavahemiku  suhe t:

(2.1)

Keskmise kiiruse vektori suund langeb kokku r suunaga.  piiramatu vähenemisega t keskmine kiirus kaldub piirväärtusele, mida nimetatakse hetkkiirus v:

Hetkekiirus v on seega vektorsuurus, mis võrdub liikuva punkti raadiusvektori esimese tuletisega aja suhtes. Kuna sekant kattub piirjoone puutujaga, on kiirusvektor v suunatud liikumissuunalise trajektoori suhtes tangentsiaalselt (joonis 3). Kui  väheneb t tee  s läheneb üha enam |r|-le, seega hetkkiiruse moodulile

Seega on hetkekiiruse moodul võrdne tee esimese tuletisega aja suhtes:

(2.2)

Kell ebaühtlane liikumine - hetkkiiruse moodul muutub ajas. Sel juhul kasutage skalaarväärtust  v - keskmine kiirus ebaühtlane liikumine:

Jooniselt fig. 3 järeldub, et  v> |v|, sest  s> |r| ja ainult sirgjoonelise liikumise korral

Kui avaldis d s = v d t (vt valemit (2.2)) integreeruvad aja jooksul vahemikus t enne t + t, siis leiame ajapunkti  läbitud tee pikkuse t:

(2.3)

Millal ühtlane liikumine hetkkiiruse arvväärtus on konstantne; siis võtab avaldis (2.3) kuju

Teekonna pikkus, mille läbis punkt ajavahemikus alates t 1 kuni t 2 on antud integraaliga

§ 3. Kiirendus ja selle komponendid

Ebaühtlase liikumise korral on oluline teada, kui kiiresti kiirus ajas muutub. Kiiruse absoluutväärtuse ja suuna muutumise kiirust iseloomustav füüsikaline suurus on kiirendus.

Kaaluge tasane liikumine, need. liikumine, mille käigus kõik punkti trajektoori osad asuvad samal tasapinnal. vektor v määrab punkti kiiruse A sellel ajal t. Aja jooksul  t liikumispunkt teisaldatud asendisse IN ja omandas v-st erineva kiiruse nii mooduli kui ka suuna poolest ja võrdub v 1 = v + v. Liigutage vektor v 1 punkti A ja leida v (joonis 4).

Keskmine kiirendus ebaühtlane liikumine intervallis alates t enne t + t nimetatakse vektorsuuruseks, mis on võrdne kiiruse v muutuse ja ajaintervalli  suhtega t

Kohene kiirendus materiaalse punkti (kiirendus) ajahetkel t seal on keskmise kiirenduse piir:

Seega on kiirendus a vektorsuurus, mis on võrdne kiiruse esimese tuletisega aja suhtes.

Jagame vektori v kaheks komponendiks. Selleks, punktist A(joonis 4) kiiruse v suunas joonistame vektori
, moodul võrdne v 1-ga. On ilmne, et vektor
, võrdne
, määrab kiiruse muutumise ajas  t modulo:
. Teine komponent
vektor v iseloomustab kiiruse muutumist ajas  t poole.

Kiirenduse tangentsiaalne komponent

st võrdne kiirusmooduli esmakordse tuletisega, määrates seeläbi kiiruse mooduli muutumise kiiruse.

Leiame kiirenduse teise komponendi. Ütleme asja ära IN punktile piisavalt lähedal A, nii  s võib pidada ringjoone kaareks, mille raadius on r, mis ei erine palju akordist AB. Siis kolmnurkade sarnasusest AOB Ja EAD järgneb  v n /AB = v 1 /r, kuid kuna AB = vt, See

Limiidis kl
saame
.

Alates , nurk EAD kipub nulli ja kuna kolmnurgast EAD võrdhaarne, siis nurk ADE v ja v vahel n kipub olema sirge. Seetõttu vektorite v n ja v on üksteisega risti. Maks kui kiirusvektor on suunatud trajektoorile tangentsiaalselt, siis vektor v n, mis on risti kiirusvektoriga, on suunatud selle kõveruse keskpunkti. Kiirenduse teine ​​komponent, võrdne

helistas kiirenduse tavaline komponent ja on suunatud piki normaalset trajektoorile oma kõveruse keskpunkti (sellepärast nimetatakse seda ka tsentripetaalne kiirendus).

Täielik kiirendus keha on tangentsiaalse ja normaalkomponendi geomeetriline summa (joonis 5):

Niisiis, tangentsiaalne kiirenduse komponent iseloomustab kiiruse muutumise kiirus moodul(suunatud tangentsiaalselt trajektoorile), ja normaalne kiirenduse komponent - kiiruse muutumise kiirus suunas(suunatud trajektoori kõveruskeskme poole).

Sõltuvalt kiirenduse tangentsiaalsest ja normaalkomponendist võib liikumise liigitada järgmiselt:

1)
, A n = 0 - sirgjooneline ühtlane liikumine;

2)
, A n = 0 - sirgjooneline ühtlane liikumine. Seda tüüpi liigutustega

Kui esialgne hetk aega t 1 = 0 ja algkiirus v = v T.I. Noh Füüsika: [õpik inseneri- ja tehnika...

Juhend nr 1 arsti-bioloogiateaduskonna 1. kursuse üliõpilastele, semester nr 1

Dokument

... (2,1 m; l=10 m; 1,3 s) Kirjandus: Trofimova T.I. Noh Füüsika: Proc. gümnaasiumitoetus.-18 ... kiirus. (0,43) Kirjandus: Trofimova T.I. Noh Füüsika: Proc. toetus keskkoolidele.- ... mõjul. () Kirjandus: Trofimova T.I. Noh Füüsika: Proc. toetus ülikoolidele.- ...

11. väljaanne, ster. - M.: 2006.- 560 lk.

Õpik (9. trükk, täiendatud ja täiendatud, 2004) koosneb seitsmest osast, mis annavad ülevaate mehaanika, molekulaarfüüsika ja termodünaamika, elektri ja magnetismi, optika, aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika, füüsika füüsikalistest alustest. aatomituum ja elementaarosakesed. Mehaaniliste ja elektromagnetiliste võnkumiste kombineerimise küsimus on ratsionaalselt lahendatud. Loogiline järjepidevus ja seos klassikalise ja kaasaegne füüsika. 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 ideaalsed gaasid
§ 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. Sisemine energia päris gaas
§ 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 väljatugevuse 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. Biot-Savart-Laplace'i seadus ja selle rakendamine arvutamisel magnetväli
§ 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. Diferentsiaalvõrrand vabad summutatud võnkumised (mehaanilised ja elektromagnetilised) 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. Aberratsioonid (vead) optilised süsteemid
§ 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
Paragrahv 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 põhimõte in kvantmehaanika
§ 219. Vaba osakese liikumine
§ 222. Lineaarharmooniline ostsillaator kvantmehaanikas
Ülesanded
29. peatükk
§ 223. Vesinikuaatom kvantmehaanikas
§ 224. Elektroni L-olek vesinikuaatomis
§ 225. Elektronide spin. Keeruta 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. Soojusmahtuvuse kvantteooria mõiste. 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

§ 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

Nimi: Füüsika kursus. 1990. aasta.

Käsiraamat on koostatud ülikooli üliõpilastele mõeldud füüsikaprogrammi järgi. See koosneb seitsmest osast, mis kirjeldavad mehaanika, molekulaarfüüsika ja termodünaamika, elektri ja magnetismi, optika, aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika, aatomituuma ja elementaarosakeste füüsikalisi aluseid. Käsiraamat loob loogilise järjepidevuse ja seose klassikalise ja kaasaegse füüsika vahel.
Teises väljaandes (1.-1985) on tehtud muudatusi, antakse kontrollküsimused ja ülesanded iseseisvaks lahendamiseks.

Õpik on koostatud kõrgkoolide inseneri-tehniliste erialade füüsikakursuse kehtiva programmi kohaselt.
Õpiku väike maht saavutatakse materjali hoolika valiku ja ülevaatliku esitamisega.
Raamat koosneb seitsmest osast. Esimeses osas tutvustatakse süstemaatiliselt klassikalise mehaanika füüsikalisi aluseid ning käsitletakse ka eri(partikulaar)relatiivsusteooria elemente. Teine osa on pühendatud molekulaarfüüsika ja termodünaamika põhialustele. Kolmas osa käsitleb elektrostaatikat, alalisvoolu ja elektromagnetismi. Neljandas, võnkumiste ja lainete esitamisele pühendatud osas käsitletakse paralleelselt mehaanilisi ja elektromagnetilisi võnkumisi, tuuakse välja nende sarnasused ja erinevused ning võrreldakse vastavate võnkumiste käigus toimuvaid füüsikalisi protsesse. Viiendas osas käsitletakse geomeetrilise ja elektroonilise optika elemente, laineoptikat ning kiirguse kvantolemust. Kuues osa on pühendatud aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika elementidele. Seitsmendas osas on välja toodud aatomituuma ja elementaarosakeste füüsika elemendid.

SISUKORD
Eessõna
Sissejuhatus
Füüsika aine ja selle seosed teiste teadustega
Füüsikaliste suuruste ühikud
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. Dünaamika võrrand pöörlev liikumine tahke keha.
§ 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

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
Ülesanded
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, füüsikalised ja matemaatilised pendlid
§ 144. Samasuunaliste ja sama sagedusega harmooniliste võnkumiste liitmine. 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
§ 186. Valguse hajumise elektrooniline teooria
§ 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. Soojusmahtuvuse kvantteooria mõiste. Fonoolid
§ 238. Josephsoni efekti järgi metallide elektrijuhtivuse kvantteooria järeldused
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
§ 254. Tuumajõud. Kerneli mudelid
§ 255. Radioaktiivne kiirgus ja selle liigid Väljatõrjumiseeskirjad
§ 257. A-lagunemise seaduspärasused
§ 259. Gammakiirgus ja selle omadused
§ 260. γ-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. Kontrollitud termotuumareaktsioonide probleem
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, mis annavad ülevaate mehaanika, molekulaarfüüsika ja termodünaamika, elektri ja magnetismi, optika, aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika, aatomifüüsika tuuma- ja elementaarfüüsika füüsikalistest alustest. 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 asukoha 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. Kaalutus 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. Elektrivoolu põhiseaduste tuletamine in 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. Harmoonilised vabavõnked sisse võnkeahel 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
Paragrahv 228 Perioodiline süsteem Mendelejevi 328 elemendid
§ 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 mõjul 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.

T.I. Trofimova

HÄSTI

FÜÜSIKA

Seitsmes trükk, stereotüüpne

RSOOVITATAVMHARIDUSMINISTEERIUM

ROSSIANFEDERATSIOONID ÕPETUSABIKS

INSENERITÖÖKS- TEHNILISED ERIALAD

KÕRGHARIDUSASUTUSED

LÕPUKOOL

2003

Retsensent: A.M. nimelise füüsikaosakonna professor. Moskva Energeetikainstituudi tootja ( tehnikaülikool) V. A. Kasjanov

ISBN 5-06-003634-0

Föderaalne osariigi ühtne ettevõte "Kirjastus" Kõrgkool ", 2003

Selle väljaande algne küljendus on kirjastuse Vysshaya Shkola omand ja selle reprodutseerimine (paljundamine) mis tahes viisil ilma väljaandja nõusolekuta on keelatud.

EESSÕNA

Õpik on koostatud vastavalt kõrgkoolide inseneri-tehniliste erialade füüsikakursuse kehtivale programmile ja on mõeldud tehnikakõrgkoolide täiskoormusega õppes õppivatele füüsika õppetundide arvuga üliõpilastele võimalusega. selle kasutamisest õhtul ja tagaseljaõppimine.

Õpiku väike maht saavutatakse materjali hoolika valiku ja ülevaatliku esitamisega.

Raamat koosneb seitsmest osast. Esimeses osas tutvustatakse süstemaatiliselt klassikalise mehaanika füüsikalisi aluseid ning käsitletakse ka eri(partikulaar)relatiivsusteooria elemente. Teine osa on pühendatud molekulaarfüüsika ja termodünaamika põhitõdedele. Kolmas osa käsitleb elektrostaatikat, alalisvoolu ja elektromagnetismi. Neljandas, võnkumiste ja lainete teooria tutvustamisele pühendatud osas käsitletakse paralleelselt mehaanilisi ja elektromagnetilisi võnkumisi, tuuakse välja nende sarnasused ja erinevused ning võrreldakse vastavate võnkumiste käigus toimuvaid füüsikalisi protsesse. Viiendas osas käsitletakse geomeetrilise ja elektroonilise optika elemente, laineoptikat ning kiirguse kvantolemust. Kuues osa on pühendatud aatomite, molekulide ja tahkete ainete kvantfüüsika elementidele. Seitsmendas osas on välja toodud aatomituuma ja elementaarosakeste füüsika elemendid.

Materjali esitamine toimub ilma tülikate matemaatiliste arvutusteta, tähelepanu pööratakse nähtuste füüsikalisele olemusele ja neid kirjeldavatele mõistetele ja seaduspärasustele ning kaasaegse ja klassikalise füüsika järjepidevusele. Kõik eluloolised andmed on antud Yu. A. Khramovi raamatu "Füüsika" (M .: Nauka, 1983) järgi.

Vektorsuuruste tähistamiseks kõigil joonistel ja tekstis kasutatakse paksus kirjas, välja arvatud kreeka tähtedega tähistatud suurused, mis on tehnilistel põhjustel tekstis kirjutatud heledas kirjas noolega.

Autor avaldab sügavat tänu kolleegidele ja lugejatele, kelle lahked märkused ja ettepanekud aitasid kaasa raamatu täiustamisele. Eriti tänulik olen professor V. A. Kasjanovile õpiku retsenseerimise ja kommentaaride eest.

SISSEJUHATUS

FÜÜSIKA ÕPPEAINE JA SELLE SUHE TEISTE TEADUSTEGA

Sind ümbritsev maailm, kõik, mis meie ümber eksisteerib ja mida me tunnete kaudu tuvastame, on mateeria.

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.

Aine liikumise erinevaid vorme uurivad erinevad teadused, 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; vene füüsik) määratles füüsikat kui teadust, mis uurib aine ja välja üldisi omadusi ja liikumisseadusi. Praegu on üldtunnustatud seisukoht, et kõik vastasmõjud toimuvad väljade abil, nagu gravitatsiooni-, elektromagnet- ja tuumajõuväljad. Väli koos mateeriaga on üks emade 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 märkis akadeemik S. I. Vavilov (1891-1955; vene füüsik ja ühiskonnategelane), see füüsika tihe seos teiste loodusteaduste harudega viis selleni, et füüsika on kasvanud astronoomiaks, geoloogiaks, keemiaks, bioloogiaks ja teisteks kõige sügavamate valdkondadega. juured. loodusteadused. Selle tulemusena moodustus mitmeid uusi seotud erialasid, nagu astrofüüsika, biofüüsika jne.

Füüsika on samuti tihedalt seotud tehnoloogiaga ja sellel seosel on kahepoolne iseloom. Füüsika kasvas välja tehnoloogia vajadustest (mehaanika arengut tingis näiteks vanade kreeklaste seas tolleaegsed nõudmised ehitusele ja sõjatehnikale) ning tehnoloogia määrab omakorda füüsikaliste uuringute suuna (selleks Näiteks omal ajal põhjustas kõige ökonoomsemate soojusmasinate loomise ülesanne termodünaamika tormilise arengu). Teisest küljest sõltub tootmise tehniline tase füüsika arengust. Füüsika on aluseks uute tehnoloogiaharude (elektroonika, tuumatehnoloogia jne) loomisele.

Füüsika kiire arengutempo, selle kasvavad sidemed tehnoloogiaga näitavad füüsikakursuse olulist rolli tehnikakõrgkoolis: see on inseneri teoreetilise koolituse põhialus, ilma milleta on tema edukas tegevus võimatu.

EFÜÜSIKALISTE MÕÕTMETE ÜHIKUD

Peamine uurimismeetod füüsikas on kogemusi- põhineb praktikal, sensoor-empiirilisel teadmisel objektiivsest reaalsusest, s.o uuritavate nähtuste vaatlemisest täpselt arvestatud tingimustes, mis võimaldavad jälgida nähtuste kulgu ja nende tingimuste kordumisel seda korduvalt reprodutseerida.

Eksperimentaalsete faktide selgitamiseks esitatakse hüpoteese.

Hüpotees on teaduslik eeldus, mis on esitatud nähtuse selgitamiseks ja mis nõuab kogemuste ja kogemustega kontrollimist teoreetiline põhjendus saada usaldusväärseks teaduslikuks teooriaks.

Eksperimentaalsete faktide, aga ka inimeste tegevuse tulemuste üldistamise tulemusena füüsikalised 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 tekivad raskused nende võrdlemisel. Seetõttu on soovitatav võtta kasutusele ühikute süsteem, mis hõlmab kõigi füüsikaliste suuruste ühikuid.

Mõõtühikute süsteemi koostamiseks valitakse meelevaldselt ühikud mitmele sõltumatule füüsikalisele suurusele. Neid üksusi nimetatakse põhilised.Ülejäänud suurused ja nende ühikud on tuletatud neid suurusi ja nende suurusi käsitlevate seaduste alusel ühikut põhilistega. Neid kutsutakse derivaadid.

Praegu on teadus- ja õppekirjanduses kasutamiseks kohustuslik rahvusvaheline süsteem (SI), mis põhineb seitsmel põhiühikul – meeter, kilogramm, sekund, amper, kelvin, mool, kandela – ja veel kahel – radiaanil ja steradiaanil.

Mõõdik(m) on tee pikkus, mille valgus läbib vaakumis 1/299792458 s. Kilogramm(kg) - mass, mis on võrdne kilogrammi rahvusvahelise prototüübi massiga (plaatina-iriidiumi silinder, mida hoitakse Pariisi lähedal Sevresis Rahvusvahelises Kaalude ja Mõõtude Büroos).

Teiseks(s) – aeg, mis võrdub 9 192631770 kiirgusperioodiga, mis vastab üleminekule tseesium-133 aatomi põhioleku kahe ülipeen taseme vahel.

Amper(A) - muutumatu voolu tugevus, mis kahe paralleelse lõpmatu pikkusega ja tühise ristlõikega sirgjoonelise juhtme läbimisel, mis asuvad vaakumis üksteisest 1 m kaugusel, tekitab nende juhtide vahel jõu, mis on võrdne 2⋅10 -7 N iga meetri pikkuse kohta.

Kelvin(K) - 1/273,16 osa vee kolmikpunkti termodünaamilisest temperatuurist.

sünnimärk(mol) - sama kogust sisaldava süsteemi aine kogus konstruktsioonielemendid, mitu aatomit sisaldab nukliid 12 C massiga 0,012 kg.

Candela(cd) - sagedusega 540 "10 12 Hz" kiirgava monokromaatilist kiirgust kiirgava allika valgustugevus antud suunas, mille energiatugevus selles suunas on 1/683 W / sr.

Radiaan(rad) - nurk kahe ringi raadiuse vahel, mille vahelise kaare pikkus võrdub raadiusega.

Steradiaan(cp) - täisnurk, mille tipp on kera keskel, mis lõikab sfääri pinnast välja ala, võrdne pindalaga ruut, mille külg on võrdne sfääri raadiusega.

Tuletatud ühikute kehtestamiseks kasutatakse füüsikalisi seadusi, mis ühendavad need põhiühikutega. Näiteks ühtlase sirgjoonelise liikumise valemist v=st (s- läbitud vahemaa, t- aeg) tuletatud kiirusühik on 1 m/s.