Рабочая учебная программа дисциплины физика

Главная страница
Контакты

    Главная страница


Рабочая учебная программа дисциплины физика



страница1/4
Дата08.04.2018
Размер0,73 Mb.


  1   2   3   4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования



«Ивановский государственный химико-технологический университет»

Факультет неорганической химии и технологии

Кафедра физики

Утверждаю: проректор по УР

_______________ В.В. Рыбкин

« » 2011 г.



РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ФИЗИКА

(наименование дисциплины по учебному плану)



Направление подготовки

240100 Химическая технология


Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр







Профиль подготовки по направлению

Химическая технология материалов и изделий электроники и наноэлектроники








Форма обучения


очная



Иваново, 2011

1. цели и задачи дисциплины

Основной целью современного инженерного образования является формирование на базе компетентностного подхода творческой личности будущего специалиста, обладающего знаниями, умениями и навыками по профессиональному профилю подготовки, способного к саморазвитию, самообразованию и инновационной деятельности.

Физика является фундаментальной дисциплиной, закладывающей основы мироздания и миропонимания, знание которых позволяют воздействовать на окружающий нас мир и целенаправленно управлять им во имя и на благо человечества.

Учебная дисциплина «Физика» является одной из основных дисциплин естественно-научного цикла подготовки студентов по направлению 240100 - Химическая технология. Дисциплина реализуется на факультете неорганической химии и технологии кафедрой физики.

Содержание дисциплины определяется ГОС и охватывает круг вопросов и задач, связанных непосредственно как с формированием общих естественнонаучных знаний, так и профессиональных навыков и умений выпускников, включающих производственно-технологические, организационно-управленческие, научно-исследовательские, проектные и сервисно-эксплуатационные виды деятельности будущего специалиста.



Задачи курса:

  • изучить основные физические явления и основные физические законы, которыми описываются эти явления

  • заложить фундамент основных понятий и теорий классической и современной квантовой физики

  • научить студентов логически рассуждать и активно, творчески использовать теоретические знания для решения конкретных практических задач

  • освоить физический инструментарий и овладеть навыками и приемами измерения физических величин

  • подготовить студентов к активному использованию приобретенных знаний и умений как при изучении смежных и других дисциплин подготовки специалиста, так и в своей дальнейшей профессиональной деятельности

  • продемонстрировать студентам значимость физики для научно-технического прогресса и привить им отношение к физике, как к части общечеловеческой культуры

  • сформировать у студентов «физическое» научное мировоззрение, как основы знаний и интерпретации всех явлений и процессов, протекающих в природе, включая и сферу технической деятельности человека

  • воспитать культурно-интеллектуальную личность на базе развития таких качеств, как: ясность и точность изложения идей, логичность и критичность мышления, интуиция, способность находить множество различных вариантов решения при одних и тех же условиях и быстро принимать самостоятельное решение, элементы алгоритмической культуры, готовность и способность к преодолению трудностей и т.д., необходимых человеку для полноценной жизни в современном обществе.


2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина относится к естественнонаучному циклу и является одной из базовых дисциплин профиля.

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента, необходимым для изучениядисциплины: студент должен знать физику в объеме курса средней школы и владеть обязательным минимумом содержания основных образовательных программ по математике (арифметике, алгебре, геометрии, тригонометрии, элементам логики и комбинаторики), информатике и химии.

Знать/понимать:

  • основные законы, определения и понятия физики;

  • основные физические явления, их суть и интерпретация;

  • алгоритмы решения простейших физических задач.

Уметь:

  • интерпретировать наблюдаемые явления природы, на основе известных физических теорий;

  • применять основные законы физики для решения конкретных задач при выполнении расчетных и экспериментальных заданий.

Владеть:

  • методиками решения типовых физических задач;

  • методиками проведения простейших физических измерений.

Освоение данной дисциплины, как предшествующей, необходимо при изучении следующих дисциплин:

    • Физическая химия

    • Органическая химия

    • Электротехника

    • Физико-химические методы анализа

    • Процессы и аппараты

    • Химия твердого тела

    • Специальные дисциплины


3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Дисциплина направлена на формирование следующих компетенций выпускника (согласно ФГОС):



Наименование компетенции

Код компетенции

культура мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановка цели и выбор путей ее

достижения



ОК-1


способность и готовностью использовать законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования

ПК-1

способность использовать знания о современной физической картины мира, пространственно-временных закономерностей, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы

ПК-2

способность планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения

ПК-21

способность использовать знания основных физических теорий для решения возникающих физических задач, самостоятельного приобретения физических знаний, для понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе выходящих за пределы компетентности конкретного направления

ПК-24

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

  • основные этапы развития физики как науки, создаваемой на основе обобщения наблюдений природных явлений;

  • основные определения, понятия и законы физики;

  • как по мере накопления опытных данных расширялись и углублялись наши познания материального мира, начиная от интерпретации макроскопических явлений природы до проникновения в мир атомов и молекул; от фундамента классической физики до теории относительности и квантовой механики;

  • как физические законы и уравнения их описывающие используются для решения конкретных практических задач;

  • вероятностный характер некоторых закономерностей окружающего мира;

  • как потребности практики привели к открытию физических законов;

  • как физические теории позволяют не только интерпретировать наблюдающиеся явления, но и a priori предсказывать новые открытия.

Уметь:

  • объяснять природные явления и технологические процессы с точки зрения физических законов;

  • применять физические законы для решения практических и теоретических задач;

  • организовывать физический эксперимент, проводить измерения физических величин, анализировать экспериментальные данные и определять погрешности измерений;

  • применять математические методы для решения практических задач с использованием персональных компьютеров и программных средств общего назначения.

Владеть:

  • информацией об области применения конкретных физических законов;

  • алгоритмами решения физических прикладных задач;

  • методиками обработки и оценки погрешностей экспериментальных данных.


4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Общая трудоемкость дисциплины составляет:

базовая часть (1, 2 семестры) – 9 зачетных единиц / 324 часов;

вариативная часть (3 семестр) – 4 зачетные единицы / 144 часов.



Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

1

2

3

Аудиторные занятия (всего)

187

68

68

51

В том числе:

-

-

-

-

Лекции

68

34

34

-

Практические занятия (ПЗ)

17

-

-

17

Семинары (С)













Лабораторные работы (ЛР)

102

34

34

34

Самостоятельная работа (всего)

281

94

94

93

В том числе:













Курсовой проект (работа)




-

-

-

Расчетные домашние задания

147

35

77

35

Реферат

29

15

-

14

Оформление отчетов по лабораторным работам

27

9

9

9

Подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам

24

8

8

8

Подготовка к экзамену

54

27

-

27

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)




экз.

зач.

экз.

Общая трудоемкость час

зач. ед.


468

162

162

144

13

5

4

4



5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание модулей (разделов) дисциплины

п/п

Модуль (раздел)

Содержание раздела

1

ФИЗИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ


Предмет и содержание курса физики. Место физики среди других наук. Материя и движение. Две формы существования материи - вещество и поле. Пространство и время. Классическая и квантовая физика. Границы применимости классической физики. Связь физики с философией и другими науками.

Основы кинематики. Основные понятия механики. Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Системы отсчета. Классификация простейших видов механического движения. Основные характеристики движения. Траектория. Путь. Перемещение. Скорость. Векторный, координатный и естественный способы описания скорости. Ускорение. Кинематика вращательного движения. Связь между линейными и угловыми величинами.

Динамика. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Масса. Сила. Импульс. Второй закон Ньютона. Принцип суперпозиции. Третий закон Ньютона. Виды сил в механике. Закон всемирного тяготения. Практическое применение законов Ньютона. Задачи механики.

Законы сохранения и свойства симметрии пространства - времени. Материалистическая трактовка законов сохранения. Закон сохранения импульса. Центр масс системы. Уравнение движения центра масс. Ц - система. Закон сохранения энергии. Работа. Мощность. Консервативные силы. Потенциальная энергия. Поле центральных сил. Потенциальная энергия частицы в силовом поле. Потенциальная энергия и сила поля. Кинетическая энергия. Полная механическая энергия частицы. Потенциальная энергия системы частиц. Собственная потенциальная энергия системы. Внешняя потенциальная энергия системы. Полная механическая энергия системы. Диссипативные силы. Закон сохранения механической энергии.

Столкновения двух частиц. Абсолютно упругое и абсолютно неупругое столкновение.

Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции тела относительно оси вращения. Физическое толкование момента инерции тела. Вычисление моментов инерции однородных тел правильной геометрической формы. Момент силы относительно точки и относительно оси вращения. Момент импульса относительно точки и относительно оси вращения.

Уравнение моментов. Основной закон динамики для вращательного движения. Кинетическая энергия и работа при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси. Работа внешних сил при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси. Закон сохранения момента импульса применительно к твердому телу. Условия равновесия твердого тела. Теорема Штейнера о параллельных осях. Плоское движение твердого тела. Кинетическая энергия при плоском движении твердого тела.

Элементы теории относительности. Трудности дорелятивистской механики. Механика специальной теории относительности как механика больших скоростей. Опытные основания теории относительности. Два постулата специальной теории относительности. Соотношение между событиями, замедление времени, сокращение длины. Преобразования координат Лоренца. Относительность понятия одновременности. Интервал. Сложения скоростей в теории относительности. Релятивистская динамика. Релятивистский импульс. Основное уравнение релятивистской динамики. Взаимосвязь массы и энергии, импульса и энергии.



2

КОЛЕБАНИЯ И
ВОЛНЫ


Механические колебания и волны. Общий признак колебательного движения. Гармонические колебания. Сила, вызывающая гармонические колебания. Гармонический осциллятор. Дифференциальное и интегральное уравнения гармонических колебаний. Амплитуда, период, частота, фаза колебаний. Связь циклической частоты с массой колеблющегося тела. График зависимости смещения от времени. Закон изменения скорости, ускорения и силы от времени, соответствующие графики. Энергия гармонических колебаний (кинетическая, потенциальная и полная), соответствующие графики. Двухатомная молекула как линейный гармонический осциллятор. Потенциальная кривая двухатомной молекулы. Ангармонизм колебаний. Диссоциация. Физический и математический маятники. Сложение гармонических колебаний: а) одинаково направленных с одинаковой частотой, б) одинаково направленных с близкими частотами, в) взаимно-перпендикулярных с одинаковыми частотами. Фигуры Лиссажу.

Затухающие колебания. Силы, действующие при затухающих колебаниях. Дифференциальное и интегральное уравнения затухающих гармонических колебаний. Зависимость амплитуды колебаний от времени, соответствующий график. График зависимости смещения от времени при затухающих колебаниях. Коэффициент за-тухания. Логарифмический декремент затухания колебаний. Добротность колебательной системы.

Вынужденные колебания. Силы, действующие при вынужденных колебаниях. Дифференциальное и интегральное уравнения вынужденных гармонических колебаний. Амплитуда и частота вынужденных колебаний. Явление механического резонанса. Резонансная амплитуда и частота, соответствующие графики. Примеры ре-зонанса.

Механизм образования и распространения волн в упругой среде. Волны поперечные и продольные. Фронт волны и волновые поверхности. Длина волны. Уравнение и график бегущей волны. Уравнение сферических и цилиндрических волн. Волновое уравнение. Поток энергии. Вектор Умова.

Когерентные источники волн. Интерфеpенция волн. Условия максимумов и минимумов при интерференции. Уравнение и график стоячей волны. Координаты узлов и пучностей. Волны в замкнутом объеме (колебания струны), собственные частоты. Понятие о фазовой и групповой скорости и соотношение между ними.


3

ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ

Физические основы термодинамики и молекулярной физики. Два подхода к изучению макросистем: молекулярно-кинетический (статический) и термодинамический. Основные понятия и основные параметры макросистем: объем, температура, давление. Состояние системы. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева - Клапейрона). Внутренняя энергия идеального газа. Два способа изменения внутренней энергии - путем совершения механической работы и путем теплообмена (теплопередачи). Количество теплоты, теплоемкость. Связь удельной и молярной теплоемкостей. Зависимость теплоемкости от характера процесса. Формула Майера (связь Сv и Cp).

Первое начало термодинамики. Работа объемного расширения. Работа, совершаемая газом в различных изопроцессах. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. Вывод уравнения Пуассона (уравнение адиабаты). Политропный процесс. Уравнение политропы.

Обратимые и необратимые процессы. Содержание второго начала термодинамики. Статистический характер второго начала. Тpетье начало термодинамики. Термодинамические потенциалы.

Элементы статистичесой физики. Задачи статистической физики. Фазовое пространство. Статистический ансамбль. Некоторые элементы теории вероятностей. Плотность вероятности в фазовом пространстве (функция распределения). Средние значения физических величин. Выражение средних физических величин через плотность вероятности. Микроканоническое и каноническое распределения Гиббса. Распределение Гиббса для случая квантовой статистики. Сумма по состояниям. Применение распределения Гиббса к идеальному газу. Распределение Максвелла-Больцмана как частный случай распределения Гиббса для идеального газа. Понятие распределения Больцмана для квантовых систем (статистики Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна). Распределение Максвелла молекул идеального газа по скоростям и по энергиям. Вычисление средней арифметической, средней квадратичной и наиболее вероятной скоростей. Распределение Больцмана молекул во внешнем потенциальном поле сил. Барометрическая формула Лапласа. Использование распределения Гиббса для определения макропараметров системы: среднего давления и средней энергии. Основное уравнение кинетической теории идеальных газов. Теорема Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Вычисление внутренней энергии идеального газа через число степеней свободы его молекул. Классическая теория теплоемкости идеального газа и ее недостатки. Понятие о квантовой теории теплоемкости Эйнштейна.

Средняя длина свободного пробега и среднее число столкновений молекул идеального газа в единицу времени. Эффективное сечение столкновений. Ослабление пучка молекул в газе. Явления переноса. Формальные уравнения, описывающие явления переноса (диффузия, внутреннее трение, теплопроводность). Связь диффузии с подвижностью частиц. Термическая диффузия в газах. Вычисление коэффициентов диффузии, внутреннего трения, теплопроводности для идеального газа. Связь между коэффициентами.

Реальный газ. Молекулярные силы и отступления от законов идеального газа. Эффект Джоуля - Томсона. Уравнение состояния реального газа (уравнение Ван- дер –Ваальса). Теоpетическая изотерма Ван- дер -Ваальса и экспериментальная изотерма реального газа.

Критическое состояние вещества. Связь критических параметров с постоянными Ван- дер -Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Методы получения низких температур. Свойства жидкого гелия и сверхтекучесть.


4

ЖИДКОЕ И
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ


СОСТОЯНИЕ
ВЕЩЕСТВА



Жидкое состояние. Молекулярное строение и основные свойства жидкости. Уравнение состояния жидкости. Краевые углы. Смачивание и несмачивание. Нормальное молекулярное давление поверхностного слоя. Поверхностное натяжение в жидкости. Методы экспериментального определения коэффициента поверхностного натяжения. Добавочное давление в случае неплоской поверхности жидкости. Формула Лапласа. Капиллярные явления.

Кристаллические и аморфные тела. Типы кристаллических решеток. Учение о симметрии. Поворотные оси, плоскости симметрии, центр инверсии, зеркально-поворотные оси. Семь сингоний, тридцать два кристаллических класса. Симметрия пространственной решетки. Решетка Браве. Работы Федорова. Дефекты кристаллов. Классическая теория теплоемкости одноатомного твердого тела. Закон Дюлонга и Пти. Недостатки классической теории теплоемкости. Зависимость теплоемкости от температуры, экспериментальный график. Понятие о квантовой теории теплоемкости твердого тела. Фазовые переходы первого рода. Насыщенный пар и его свойства. Теплота испарения. Теплоты плавления и возгонки. Зависимость температуры плавления от внешнего давления. Диаграмма состояния. Фазовые переходы второго рода.



5

ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Электрический заряд. Закон Кулона. Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Вектор напряженности электрического поля. Силовые линии поля. Вектор индукции электрического поля. Поток вектора напряженности электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Теорема Гаусса в электростатике. Применение теоремы для расчета полей заряженного шара, проволоки, плоскости, двух плоскостей. Понятие дивергенции. Потенциальный характер электрического поля. Теорема Стокса. Потенциал электрического поля. Разность потенциалов. Потенциал поля точечного заряда (шара). Потенциал поля, созданного системой зарядов. Эквипотенциальные поверхности. Связь между напряженностью и потенциалом. Градиент потенциала. Электрический диполь. Напряженность и потенциал поля электрического диполя. Поведение диполя в однородном и неоднородном электрическом поле. Энергия диполя в электрическом поле. Дипольный момент системы зарядов. Мультиполя.

Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов в проводниках. Напряженность и потенциал поля внутри проводника при равновесии зарядов. Поле вблизи поверхности заряженного проводника. Теорема Кулона (связь между индукцией поля и поверхностной плотностью заряда). Электростатическая защита. Электроемкость проводника, факторы, от которых она зависит. Вычисление емкости шара. Конденсаторы. Емкость конденсатора. Вычисление емкости плоского и сферического конденсаторов. Соединение конденсаторов в батареи. Энергия электрического поля. Плотность энергии электрического поля.

Диэлектрики в электрическом поле. Полярные и неполярные молекулы. Сущность явления поляризации диэлектриков. Вектор поляризованности, его связь с напряженностью внешнего электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость диэлектрика. Связь между диэлектрической восприимчивостью и поляризуемостью. Связь между вектором поляризованности и поверхностной плотностью связанных зарядов. Соотношение между основными векторами электрического поля в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость. Поляризуемость и структура молекул. Сегнетоэлектрики. Пьезоэффект.


6

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Электрический ток. Условия поддержания тока в цепи. Сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижу-щая сила источника тока. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводника. Явление сверхпроводимости. Последовательное и параллельное соединение проводников. Закон Ома в дифференциальной форме. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. Обоснование закона Ома методом классической электронной теории. Правила Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.

Электрический ток в электролитах и газах. Электрический ток в жидкостях. Процесс образования ионов в электролитах. Электролитическая диссоциация. Подвижность ионов. Закон Ома для электролитов. Явление электролиза. Законы Фарадея для электролиза. Техническое применение электролиза.

Электрический ток в газах. Ионизация и рекомбинация ионов. Несамостоятельная и самостоятельная проводимость газов. Область применения закона Ома. Тлеющий, дуговой и коронный разряды. Газоразрядная плазма.

Объяснение свойств проводимости твердых тел с точки зрения зонной теории. Расщепление энергетических уровней валентных электронов и возникновение энергетических зон при образовании кристаллической решетки. Зоны в металлах, диэлектриках и полупроводниках. Механизм проводимости. Собственная и примесная проводимость. Зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Свойства p-n перехода. Полупроводниковые диоды и триоды.



7

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Магнитное поле как основное свойство тока. Вектор магнитной индукции. Силовые линии магнитного поля. Вектор напряженности магнитного поля. Закон Био-Саваpа-Лапласа. Вычисление индукции (напряженности) магнитного поля бесконечно длинного прямого проводника с током и в центре кругового тока. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Примеры практического применения силы Лоренца. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Взаимодействие двух параллельных токов. Действие магнитного поля на контур с током. Магнитный момент контура с током. Поток вектора магнитной индукции. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля. Закон полного тока. Ротор вектора напряженности магнитного поля. Магнитное поле соленоида и тороида. Магнитное поле тороида с малым воздушным зазором.

8

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Правило Ленца. ЭДС индукции. ЭДС индукции при движении прямого проводника в магнитном поле. Явление самоиндукции. Индуктивность. Вычисление индуктивности соленоида. Экстратоки замыкания и размыкания. Взаимная индукция. Вихревые токи. Энергия магнитного поля. Плотность энергии.

Классификация веществ по магнитным свойствам. Природа диа- паpа -и ферромагнетизма. Магнитное поле в веществе. Вектор намагничивания. Связь между основными векторами, характеризующими магнитное поле в веществе. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Кривые намагничивания. Магнитный гистерезис. Ферриты.

Электромагнитная теория Максвелла как обобщение и развитие теории Фарадея. Две гипотезы и два основных уравнения Максвелла. Ток смещения. Опыты Эйхенвальда. Уравнения Максвелла. Уравнение и график электромагнитной волны. Работы Герца и Попова. Формула Томсона. Излучение колеблющегося диполя. Молекулы и атомы как излучатели.


9

ОПТИКА

История развития представлений о природе света. Волновая и корпускулярная теории света. Электромагнитная природа света. Шкала электромагнитных волн. Закон прямолинейного распространения света в однородной среде. Законы отражения света. Законы преломления света. Теорема Ферма. Геометрическая и оптическая разность хода. Абсолютный и относительный показатели преломления среды. Связь между относительным и абсолютными показателями преломления граничащих сред. Явление полного внутреннего отражения. Предельный угол полного внутреннего отражения. Призмы полного внутреннего отражения. Ход лучей в трехгранной призме, плоскопараллельной пластинке, линзах. Сущность дисперсии света. Нормальная и аномальная дисперсия. Типы спектров и их характеристики. Устройство спектрального аппарата. Спектральный анализ. Поглощение света веществом. Закон Бугеpа-Ламбеpта в дифференциальной и интегральной формах. Коэффициент поглощения. Зависимость коэффициента поглощения от длины волны света и химической природы вещества. Зависимость коэффициента поглощения света в растворе от концентрации раствора. Закон Бера. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Цвет тел (прозрачных и непрозрачных).Классическое рассеяние света. Закон Релея.

Интерференция света. Методы наблюдения интерференции. Оптическая разность хода. Оптическая длина пути. Условия максимумов и минимумов при интерференции. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Интерференция света в тонких пленках. Просветленная оптика. Интерферометры. Дифракция и условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция от узкой щели. Дифракционная решетка. Формула главных максимумов дифракционной решетки. Спектральные аппараты. Дисперсия и разрешающая способность решетки. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Бpегга. Исследование структуры кристаллов. Естественный свет и различные виды поляризованного света. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Бpюстеpа. Двойное лучепреломление. Положительные и отрицательные кристаллы. Объяснение двойного лучепреломления на основе анизотропии оптических свойств кристаллов. Построение волновых поверхностей для обыкновенных и необыкновенных лучей. Поляризационные устройства (призма Николя, призма Корну, поляроиды). Прохождение света через поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Вращение плоскости колебаний оптически активными веществами, использование явления в химии. Поляриметры. Искусственное вращение плоскости колебаний (эффекты Керра, и Фарадея).



Тепловое излучение среди других видов излучения. Лучеиспускательная и поглощательная способности тел. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Система изотерм. "Ультрафиолетовая" катастрофа. Квантовая гипотеза и формула Планка для излучательной способности абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Излучение нечерных тел. Серое тело. Формула Кирхгофа - Планка. Использование законов излучения для определения температуры нагретых тел. Фотоэлектрический эффект и способы его наблюдения. Опыты Герца и Столетова. Основные законы фотоэффекта. Квантовая теория явления. Фотоны. Уравнение Эйнштейна и объяснение законов фотоэффекта. Внешний и внутренний фотоэффект. Фотоэлементы и их применение. Эффект Комптона. Давление света. Опыты Лебедева. Объяснение явления с точки зрения волновой и квантовой теории света. Масса и импульс фотона.

10

ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМОВ

История развития представлений о строении атома. Опыт по рассеянию  - частиц. Модель атома по Резерфорду. Несостоятельность классической теории строения атома. Постулаты Бора и теория атома водорода по Бору. Недостатки теории Бора. Возникновение квантовой механики.

11

ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ

Опытные основания квантовой механики. Опыты Франка и Герца. Двойственная природа света. Гипотеза де-Бройля о двойственной природе микрочастиц. Волны де-Бройля. Опыты Девиссона и Джермера. Выводы из опытов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Обоснование стационарного уравнения Шредингера для одной частицы с помощью гипотезы де-Бройля. Физический смысл волновой функции. Уравнение Шредингера в операторной форме. Применение уравнения Шредингера к частице в потенциальном ящике и к линейному гармоническому осциллятору. Уровни энергии и волновые функции. Понятие об операторах. Изображение физических величин операторами. Собственные функции и собственные значения операторов. Основные постулаты квантовой механики. Квантование момента импульса электрона и его проекции. Спин электрона. Опыты Штерна и Герлаха. Квантование спина и его проекции. Атом водорода с точки зрения квантовой механики. Уравнение Шредингера для водородоподобного атома. Энергетические уровни и волновые функции. Квантовые числа электрона в атоме. Распределение электронной плотности. Спектр атома водорода. Правило отбора. Метастабильные уровни. Спектры излучения, поглощения, люминесценции. Применение атомной и молекулярной спектроскопии в химии. Индуцированное излучение. Лазеры. Магнитный момент атома. Квантование магнитного момента. Связь магнитного момента и момента импульса. Магнетон Бора. Атом в магнитном поле. Эффект Зеемана. Понятие о парамагнитном резонансе. Применение ЭПР и ЯМР в химии.

12

ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Основные характеристики атомного ядра. Масса и энергия связи ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Свойства  -,  -,  - излучений. Правила смещения при  - и  - распадах. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Ядерные реакции. Реакция деления ядер урана. Цепная реакция. Устройство атомной бомбы. Устройство атомного реактора. Схема атомной электростанции. Реакция синтеза легких ядер. Водородно-углеродный цикл. Энергия солнца и звезд. Проблемы управляемой ядерной реакции. Устройство водородной бомбы.

Элементарные частицы и их классификация. Взаимопревращаемость элементарных частиц в современной физике. Четыре типа взаимодействия. Проблема элементарных частиц в современной физике.




5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами


п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

модуля (раздела) данной дисциплины, необходимый для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Физическая химия




+

+

+

+

+




+

+

+

+

+

2

Процессы и аппараты.

+

+

+

+

+

+

+

+

+










3

Химия твердого тела




+

+

+

+

+




+




+

+




4

Органическая химия

























+

+

+




5

Электротехника и промышленная электроника




+







+

+



















6

Физико-химические методы анализа










+













+










7

Теоретические основы технологии неорганических веществ







+

+
















+







5.3. Модули (разделы) дисциплин и виды занятий

п/п

Наименование модуля (раздела)

дисциплины

Количество часов

Лекц.

Практ. зан.

Лаб.

зан.

СРС

Всего

1

Физические основы механики

10




14

35

59

2

Колебания и волны

4




8

20

32











































3

Основы молекулярной физики и термодинамики

10




12

35

57

4

Жидкое и кристаллическое состояние вещества

2




4

10

16

5

Электростатика

10




12

35

57

6

Постоянный ток

4




4

20

28

7

Магнитное поле

6




12

35

53

8

Электромагнитная индукция

4




8

25

37

9

Оптика

10

8

16

35

69

10

Элементы физики атомов

2

2

4

8

16

11

Элементы квантовой механики

4

5

4

15

28

12

Элементы физики ядра и элементарных частиц

2

2

4

8

16




Всего часов

68

17

102

281

468
  1   2   3   4