Тема 8. Електростатичне поле у вакуумі.

Закон збереження електричного заряду. Електричне поле. Основні характеристики електростатичного поля - напруженість та потенціал. Напруженість як градієнт потенціалу. Принцип суперпозиції полів. Розрахунки електростатичних полів за методом суперпозиції. Поле диполя. Поле нескінченно довгої рівномірно зарядженої нитки. Потік вектора напруженості електричного поля. Теорема Гауса для електростатичного поля у вакуумі. Застосування теореми Гауса для розрахунку електростатичних полів. Основна задача електростатики і схема її розв‘язку.

ТЕМА 9. Постійний електричний струм.

Постійний електричний струм. Його характеристики та умови існування. Отримання закону Ома та закону Джоуля-Ленца в диференціальній формі. Температурна залежність питомого опору. Надпровідність. Закон Ома в інтегральній формі. Різниця потенціалів, електрорушійна сила, спад напруги. Закон Ома для неоднорідної ділянки кола. Розгалужені електричні кола. Правила Кірхгофа.

ТЕМА 10. Магнітне поле електричного струму. Закон Ампера.

Магнітне поле. Магнітна індукція. Закон Ампера. Магнітне поле електричного струму. Закон Біо-Савара-Лапласа та його використання для розрахунків магнітних полів. Магнітний момент витка зі струмом. Магнітна взаємодія струмів. Одиниця сили струму в СІ.

ТЕМА 11. Рух заряджених частинок у магнітному полі. Сила Лоренца.

Дія магнітного поля на рухомий електричний заряд. Сила Лоренца. Рух заряджених частинок у магнітному полі. Принцип дії циклічних прискорювачів заряджених частинок.

ТЕМА 12. Явище електромагнітної індукції.

Магнітний потік. Теорема Гауса для вектора магнітної індукції. Явище електромагнітної індукції (досліди Фарадея). Закон електромагнітної індукції та отримання його із закону збереження енергії. Правило Ленца. Явище самоіндукції. Індуктивність. Енергія системи провідників зі струмом. Об'ємна густина енергії магнітного поля.

ТЕМА 13. Рівняння Максвела для електромагнітного поля. Електромагнітні хвилі у вакуумі.

Загальна характеристика теорії Максвела для електромагнітного поля. Струм зміщення. Повна система рівнянь Максвела для електромагнітного поля в інтегральному вигляді. Електромагнітні хвилі у вакуумі. Шкала електромагнітних хвиль. Використання електромагнітних хвиль у науці та техніці.

ТЕМА 14. Інтерференція і дифракція світла.

Інтерференція світла. Монохроматичність та когерентність світлових хвиль. Методи одержання когерентних джерел світла. Умови підсилення та ослаблення інтенсивності світлових хвиль при інтерференції. Оптична довжина ходу. Розрахунок інтерференційної картини від двох когерентних джерел.

Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Прямолінійне поширення світла. Метод зон Френеля. Радиус зон Френеля. Дифракція Френеля на круглому отворі та диску. Дифракція Фраунгофера на щілині та дифракційних гратах. Дифракція рентгенівських променів. Формула Вульфа-Брега.

ТЕМА 15. Поляризація світла.

Поляризація світла. Природне та поляризоване світло. Поляризація світла при відбиванні. Закон Брюстера. Аналіз поляризованого світла. Закон Малюса. Подвійне променезаломлення. Одновісні кристали. Поляроїди та поляризаційні призми.

ТЕМА 16. Теплове випромінювання.

Теплове випромінювання. Енергетична світність та спектральна густина енергетичної світності. Поглинальна здатність тіла. Абсолютно чорне тіло. Закон Кірхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Розподіл енергії у спектрі абсолютно чорного тіла. Закон зміщення Віна. Квантова гіпотеза та формула Планка.

ТЕМА 17. Квантові властивості світла.

Зовнішній фотоефект та його закони. Фотони. Рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту. Маса та імпульс фотона. Тиск світла. Досліди Лебедєва. Корпускулярне та хвильове пояснення тиску світла. Ефект Комптона та його теорія. Діалектична єдність корпускулярних та хвильових властивостей електромагнітного випромінювання.

ТЕМА 18. Елементи квантової механіки.

Гіпотеза де Бройля. Дифракція електронів, протонів та нейтронів. Корпускулярно-хвильовий дуалізм частинок. Співвідношення невизначеностей як прояв корпускулярно-хвильового дуалізму мікросвіту. Хвильова функція та її статистичне тлумачення. Рівняння Шредінгера. Стаціонарний стан. Частинка у одновимірній потенціальній ямі. Квантування енергії частинки.

ТЕМА 19. Елементи фізики атомного ядра.

Заряд, розміри та маса атомного ядра. Масове та зарядове числа. Склад ядра. Нуклони. Класифікація ядер. Взаємодія поміж нуклонами. Поняття при властивості та природу ядерних сил. Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду. Радіоактивні перетворення атомних ядер. Активність радіоактивного препарату. Ядерні реакції та закони збереження. Енергія зв'язку та дефект мас.

Практичні заняття до змістовного модуля 2

1. Електростатичне поле у вакуумі. Визначення напруженості та потенціалу електростатичного поля в вакуумі, створеного різними зарядженими тілами. – 2 год.

2. Постійний електричний струм. Визначення сили струму, ЕРС, електроопору у електричних колах постійного струму. – 1 год.

3. Магнітне поле електричного струму. Закон Ампера. Застосування закону Біо-Савара-Лапласа і закону Ампера. – 1 год.

4. Рух заряджених частинок у магнітному полі. Сила Лоренца. – 1 год.

5. Явище електромагнітної індукції. Визначення ЕРС індукції за законом Фарадея. Розрахунок ЕРС самоіндукції. – 2 год.

6. Рівняння Максвела для електромагнітного поля. Електромагнітні хвилі у вакуумі. Застосування рівнянь Максвела у інтегральній формі для розрахунку характеристик електричного і магнітного поля відповідної хвилі у вакуумі. – 1 год.

7. Інтерференція і дифракція світла. Визначення параметрів інтерференційної та дифракційної картини, розрахунок сприятливих умов для спостереження даних картин. – 2 год.

8. Поляризація світла. Застосування закону Малюса і Брюстера. – 1 год.

9. Теплове випромінювання. Розв’язок задач на закони Стефана-Больцмана, Віна, формулу Планка. – 1 год.

10. Квантові властивості світла. Розв’язок задач з зовнішнього фотоефекту, ефекту Комптона, короткохвильової границі гальмівного рентгенівського випромінювання. – 1 год.

Лабораторні заняття до змістовного модуля 2

(дві лабораторних роботи із наведеного переліку)

- Дослідження електростатичних полів за методом моделювання в електролітичній ванні. Перевірка теореми Гауса.

- Визначення електричної ємності конденсатора за допомогою балістичного гальванометра.

- Розширення меж вимірювання електровимірювальних приладів.

- Визначення питомого електричного опору провідника.

- Компенсаційний метод та його використання для виміру електрорушійної сили джерела струму.

- Процеси зарядки і розрядки конденсатора.

Самостійна робота.

Підготовка до лекцій; виконання домашніх завдань (розв’язання задач) та підготовка до практичних робіт; підготовка звітів до лабораторних робіт; підготовка відповідей на контрольні запитання до лабораторних робіт; підготовка до модульних та семестрових контролів.

Методи навчання

Проведення аудиторних лекцій, практичних занять, лабораторних робіт, індивідуальні консультації (при необхідності), самостійна робота студентів за матеріалами, опублікованими кафедрою (методичні посібники), проведення олімпіад.

Методи контролю

Проведення поточного контролю, письмового модульного контролю, семестровий контроль у вигляді іспитів.

Розподіл балів за видами контролю

Лабораторні роботи до 5 балів за кожен звіт за схемою: до 2 балів за допуск, до 1 бала за проведення вимірювань, до 1 бала за проведення розрахунків, до 1 балу за захист (відповіді на контрольні запитання).

Практичні заняття до 30 балів. З них до 15 балів за виконання домашніх завдань (розв’язання задач) пропорційно кількості запланованих задач, та до 15 балів за роботу в аудиторії протягом семестру (в залежності від кількості задач розв’язаних коло дошки). Модульний контроль – до 25 балів за кожен.