Курс физики

Предисловие 8 ЧАСТЬ I МЕХАНИКА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Глава 1. Кинематика материальной точки 9 1.1. Научный метод. Физические модели. Механика и ее структура 9 1.2. Модели. Система отсчета. Кинематические уравнения 12 1.3. Кинематика поступательного движения. Скорость. Ускорение 15 1.4. Кинематика вращательного движения. Угловые скорости и ускорение 22 1.5. Векторная связь линейной и угловой скорости 26 Контрольные вопросы и задачи 28 Глава 2. Динамика материальной точки 30 2.1. Законы Ньютона. Сила. Масса. Импульс 30 2.2. Виды сил в механике 34 2.3. Движение в неинерциальных системах отсчета 40 Контрольные вопросы и задачи 45 Глава 3. Динамика вращательного движения материальной точки и твердого тела 46 3.1. Момент инерции материальной точки и твердого тела 46 3.2. Теорема Штейнера 47 3.3. Момент силы и момент импульса 50 3.4. Уравнение динамики вращательного движения 54 3.5. Аналогия между поступательным и вращательным движением 56 Контрольные вопросы и задачи 57 Глава 4. Работа и энергия. Законы сохранения 58 4.1. Работа силы. Мощность. КПД 58 4.2. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии 62 4.3. Закон сохранения импульса 68 4.4. Закон сохранения момента импульса 69 4.5. Столкновение тел 73 Контрольные вопросы и задачи 75 Глава 5. Основы специальной теории относительности 77 5.1. Постулаты теории относительности 77 5.2. Преобразования Лоренца 78 5.3. Следствия СТО 79 5.4. Интервал между двумя событиями 82 5.5. Релятивистский импульс, энергия 83 Контрольные вопросы и задачи 86 Глава 6. Физические основы молекулярной кинетической теории 87 6.1. Молекулярно-кинетическая теория. Уравнение состояния идеального газа 87 6.2. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории 91 6.3. Распределение энергии молекул по степеням свободы 94 Контрольные вопросы и задачи 96 Глава 7. Статистические распределения 98 7.1. Вероятность и статистические распределения 98 7.2. Распределение Максвелла по составляющим скорости 102 7.3. Барометрическая формула. Распределение Больцмана 106 Контрольные вопросы и задачи 110 Глава 8. Явления переноса в газах 111 8.1. Общие представления о физической кинетике 111 8.2. Средняя длина свободного пробега молекул 112 8.3. Диффузия газов. Закон Фика 113 8.4. Вязкость и коэффициент вязкости 116 8.5. Теплопроводность и коэффициент теплопроводности 118 Контрольные вопросы и задачи 121 Глава 9. Первое начало термодинамики 122 9.1. Внутренняя энергия идеального газа. Работа. Количество теплоты 122 9.2. Первое начало термодинамики и закон сохранения энергии 126 9.3. Теплоемкость идеального газа. Уравнение Майера 128 9.4. Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона 131 9.5. Политропные процессы 135 Контрольные вопросы и задачи 135 Глава 10. Второе начало термодинамики 137 10.1. Обратимые и необратимые процессы. Обратимый цикл Карно 137 10.2. Идеальная тепловая машина. Теоремы Карно. Неравенство Клаузиуса 138 10.3. Понятие об энтропии 142 10.4. Формулировки второго начала термодинамики 146 Контрольные вопросы и задачи 149 Глава 11. Реальные газы и жидкости 151 11.1. Фазовые равновесия и превращения 151 11.2. Уравнение реальных газов 152 11.3. Изотермы Ван-дер-Ваальса 153 11.4. Внутренняя энергия реального газа и эффект Джоуля – Томсона 155 Контрольные вопросы и задачи 156 ЧАСТЬ II ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Глава 12. Электростатическое поле 157 12.1. Электрический заряд. Закон Кулона 157 12.2. Напряженность и графическое изображение электрических полей 160 12.3. Поток вектора напряженности и электрического смещения 164 12.4. Теорема Гаусса и ее применения 165 12.5. Работа и потенциал электрического поля 173 12.6. Потенциал и его связь с напряженностью 177 Контрольные вопросы и задачи 180 Глава 13. Диэлектрики и проводники в электрическом поле 182 13.1. Виды диэлектриков. Электрический диполь 182 13.2. Поляризация. Электрическое поле в диэлектрике 184 13.3. Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики 186 13.4. Проводники в электрическом поле 188 13.5. Электрическая емкость проводников 189 13.6. Конденсаторы 191 13.7. Энергия взаимодействия электрических зарядов, заряженного проводника и конденсатора 195 Контрольные вопросы и задачи 198 Глава 14. Постоянный электрический ток 199 14.1. Сила и плотность тока 199 14.2. Закон Ома для однородного участка проводника 201 14.3. Сторонние силы. ЭДС. Закон Ома для замкнутой цепи 203 14.4. Работа, мощность, тепловое действие тока 206 14.5. Правила Кирхгофа 208 Контрольные вопросы и задачи 210 Глава 15. Магнитное поле тока 212 15.1. Магнитное поле. Индукция магнитного поля 212 15.2. Закон Био – Савара – Лапласа 215 15.3. Поток и циркуляция вектора магнитной индукции 218 15.4. Действие магнитного поля на проводники с током и движущиеся заряды 221 15.5. Эффект Холла и его применение 226 15.6. Магнитное поле в веществе 227 Контрольные вопросы и задачи 231 Глава 16. Электромагнитная индукция 233 16.1. Явление электромагнитной индукции 233 16.2. Самоиндукция и взаимная индукция 237 16.3. Энергия магнитного поля 241 Контрольные вопросы и задачи 243 Глава 17. Уравнения Максвелла 244 17.1. Ток смещения 244 17.2. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме 246 17.3. Электромагнитные волны 250 17.4. Поток энергии электромагнитного поля 251 17.5. Шкала электромагнитных волн 253 Контрольные вопросы и задачи 254 ЧАСТЬ III КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ Глава 18. Гармонические колебания 256 18.1. Свободные гармонические колебания 256 18.2. Сложение гармонических колебаний 257 18.3. Динамика гармонических колебаний 264 18.4. Аналогия описания электрических и механических колебаний 268 18.5. Затухающие и вынужденные колебания 270 Контрольные вопросы и задачи 277 Глава 19. Упругие волны. Уравнение волнового процесса 279 19.1. Общие понятия. Уравнение волнового процесса 279 19.2. Групповая скорость. Дисперсия волн 283 19.3. Стоячие волны 285 19.4. Плотность потока энергии волны. Вектор Умова 289 Контрольные вопросы и задачи 290 Глава 20. Волновая оптика 292 20.1. Волновая и геометрическая оптика. Законы геометрической оптики 292 20.2. Интерференция света. Проблема когерентности 296 20.3. Расчет интерференционной картины (опыт Юнга) 300 20.4. Интерференция света в тонких пленках и ее применения 303 20.5. Дифракция света 308 20.6. Дифракция света на круглом отверстии и круглом диске 312 20.7. Дифракция Фраунгофера от одной щели 314 20.8. Дифракция Фраунгофера от двух щелей. Дифракционная решетка 316 Контрольные вопросы и задачи 322 Глава 21. Поляризация света 323 21.1. Естественный и поляризованный свет 323 21.2. Степень поляризации. Поляризационные приборы 325 21.3. Поляризация при отражении и преломлении 327 21.4. Двойное лучепреломление 329 Контрольные вопросы и задачи 331 Глава 22. Дисперсия света. Поглощение света 332 22.1. Нормальная и аномальная дисперсия света 332 22.2. Электронная теория дисперсии 333 22.3. Поглощение света 335 Контрольные вопросы и задачи 336 ЧАСТЬ IV ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ Глава 23. Квантовая теория излучения 338 23.1. Тепловое равновесное излучение и его законы 338 23.2. Квантовая гипотеза Планка 344 23.3. Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна и кванты света 345 23.4. Эффект Комптона 349 23.5. Давление излучения 352 Контрольные вопросы и задачи 355 Глава 24. Планетарная модель атома и спектры излучения 357 24.1. Опыты Резерфорда и модель атома Резерфорда – Бора 357 24.2. Теория Бора и спектры атома водорода и водородоподобных ионов 359 24.3. Вынужденное (стимулированное) излучение 364 Контрольные вопросы и задачи 368 Глава 25. Элементы квантовой механики 369 25.1. Волновые свойства микрочастиц 369 25.2. Соотношение неопределенностей Гейзенберга 373 25.3. Волновая функция и уравнение Шредингера 376 25.4. Решение стационарного уравнения Шредингера 377 25.5. Прохождение частицы через потенциальный барьер 383 25.6. Строение атомов. Периодическая система элементов 386 Контрольные вопросы и задачи 390 Глава 26. Строение атомного ядра. Радиоактивность 392 26.1. Строение и основные свойства ядер 392 26.2. Энергия связи ядер. Дефект массы 394 26.3. Радиоактивность 396 Контрольные вопросы и задачи 400 Глава 27. Ядерные реакции 401 27.1. Ядерные реакции и их основные типы 401 27.2. Деление ядер 402 27.3. Термоядерные реакции 404 Контрольные вопросы 404 Глава 28. Элементарные частицы 407 28.1. Классификация элементарных частиц 407 28.2. Характеристики и основные свойства элементарных частиц 408 Контрольные вопросы 410 Список литературы 412 Приложение 413 Предметный указатель 418