Тема 3.4. Электромагнитное поле

3.4.1. Фарадевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме.

Тема 3.5. Электромагнитные колебания и волны

3.5.1. Колебательный контур. Собственные электромагнитные колебания. Затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Случай резонанса.

3.5.2. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Плотность энергии электромагнитного поля. Плотность потока энергии электромагнитного поля.

4. Волновая оптика

Тема 4.1. Интерференция волн

4.1.1. Принцип суперпозиции для волн. Интерференция плоских монохроматических световых волн. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Интерференция в тонких пленках. Интерферометры. Понятие об интерферометрии.

Тема 4.2. Дифракция света

4.2.1. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Число Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на круглом отверстии, прямой щели и на множестве параллельных щелей. Дифракционная решетка. Спектральное разложение. Разрешающая способность спектральных приборов.

Тема 4.3. Взаимодействия электромагнитных волн с веществом

4.3.1. Модель среды с дисперсией. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсии. Групповая скорость. Поглощение волн. Поведение волн на границе раздела двух сред. Понятие о волноводах.

4.3.2. Поляризация. Анизотропные среды. Элементы кристаллооптики. Электрооптические и магнитооптические явления. Элементы нелинейной оптики: самофокусировка света, генерация гармоник, параметрические процессы, вынужденное рассеяние. Обращение волнового фронта. Получение сверхкоротких световых импульсов. Голография.

5. Квантовая оптика

Тема 5.1. Тепловое излучение

5.1.1. Тепловое излучение абсолютно черного тела. Противоречия классической физики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка.

Тема 5.2. Фотоны

5.2.1. Энергия и импульс световых квантов. Внешний фотоэффект и его законы. Формула Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта. Квантовое и волновое объяснение давления света. Эффект Комптона. Масса и импульс фотона.

Тема 5.3. Корпускулярно-волновой дуализм

5.3.1. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Микрочастица в однощелевом интерферометре. Соотношение неопределенностей как проявление копускулярно-волнового дуализма свойств материи. Наборы одновременно измеримых величин. Волновая функция и ее статистический смыл. Принцип причинности в квантовой механике.

Тема 5.4. Уравнение Шредингера

5.4.1. Временное уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Частица в одномерной и трехмерной потенциальных ямах. Квантовая энергии и импульса частицы. Прохождение частицы над и под потенциальным барьером. Туннельный эффект. Гармонический осциллятор.

Тема 5.5. Атом

5.5.1. Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона в атоме водорода.

Тема 5.6. Молекула

5.6.1. Молекула водорода. Физическая природа химической связи. Ионная и ковалентная связи. Электронные, колебательные и вращательные состояния многоатомных молекул. Молекулярные спектры.

Тема 5.7. Атомное ядро

5.7.1. Строение атомных ядер. Феноменологические модели ядра: газовая, капельная, оболочечная. Ядерные реакции. Порог реакции. Механизмы ядерных реакций. Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакция ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный и термоядерный реакторы. Термоядерный синтез.

Тема 5.8. Элементы квантовой статистики

5.8.1. Статистическое описание квантовой системы. Различие между квантовомеханической и статистической вероятностями. Симметрия волновой функции многих одномерных частиц. Квантовые идеальные газы: распределение Бозе и Ферми.

5.8.2. Конденсированное состояние. Строение кристаллов. Исследование кристаллических структур методом рентгено- и электронографии. Точечные дефекты в кристаллах. Акустические и оптические колебания кристаллической решетки. Экспериментальное исследование колебательного спектра: звук, поглощение инфракрасного излучения в ионных кристаллах, комбинационное рассеяние. Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах.

5.8.3. Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный Ферми-газ в металле. Электронная теплоемкость.

5.8.4. Элементы зонной теории кристаллов. Уровень Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполненность зон: металлы, диэлектрики, полупроводники. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники.

5.8.5. Явление сверхпроводимости. Куперовские пары. Сверхпроводимость 1 и 2 рода. Высокотемпературная сверхпроводимость. Захват и квантование магнитного потока. Эффект Джозефсона. Магнетики. Пара-, диа-, ферро- и антиферромагнетики. Квантовая теория ферромагнетизма. Доменная структура.