- •1. Теплота и работа. Первое начало термодинамики.
- •2. Первое начало термодинамики при изохорическом, изобарическом и изотермическом процессах.
- •3. Теплоёмкость тела и вещества.
- •4. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.
- •5. Политропические процессы.
- •6. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые термодинамические процессы.
- •7. Круговой процесс. Тепловые и холодильные машины.
- •8. Идеальная тепловая машина Карно и её кпд.
- •10. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса.
- •9.Понятие об энтропии. Энтропия идеального газа. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Теорема Нернста.
- •11. Экспериментальные изотермы реального газа. Опыт Эндрюса.
- •1 2. Понятие фазовых переходов. Критические параметры и их связь с поправками Ван-дер-Ваальса.
- •13. Внутренняя энергия реального газа.
- •14. Эффект Джоуля-Томпсона.
- •15. Электрический заряд. Свойства электрического заряда. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.
- •16. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции электростатических полей.
- •17. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах.
- •18. Работа по перемещению электрического заряда в электростатическом поле.
- •19. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля в интегральной и дифференциальной формах.
- •20. Потенциал. Разность потенциалов. Принцип суперпозиции для электростатических потенциалов.
- •22. Электрический диполь. Электрический момент диполя. Напряженность и потенциал поля диполя.
- •23. Диполь во внешних однородном и неоднородном электростатических полях. Энергия диполя во внешнем электростатическом поле.
- •26. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость полярных и неполярных диэлектриков.
- •27. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Вектор электрического смещения.
- •28. Диэлектрическая проницаемость среды. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.
- •29. Сегнетоэлектрики. Диэлектрический гистерезис. Температура Кюри.
- •30. Электрическое поле внутри проводника и вблизи его поверхности. Электростатическая защита.
- •31. Электроемкость уединенного проводника и конденсатора. Электроемкость уединенного проводящего шара.
- •32. Конденсаторы (плоский, сферический, цилиндрический) и их соединения.
- •33. Энергия системы зарядов, проводника и конденсатора. Объемная плотность энергии электрического поля.
- •34. Условия существования и характеристики постоянного электрического тока.
- •35. Законы Ома в интегральной и дифференциальной формах.
- •36. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
- •37. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Линии магнитной индукции.
- •38. Принцип суперпозиции магнитных полей. Закон Био-Савара-Лапласа.
- •39. Расчет магнитных полей прямого проводника с током бесконечной и конечной длины.
- •40. Магнитное поле движущегося электрического заряда.
- •41. Циркуляция вектора магнитной индукции. Теорема и циркуляции вектора магнитной индукции в вакууме в интегральной и дифференциальной форме.
- •42. Магнитное поле тороида и соленоида.
- •43. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах.
- •44. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с током.
- •45. Магнитный момент контура с током. Механический момент, действующий на контур с током в однородном магнитном поле.
- •46. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •47. Сила Лоренца. Масс-спектрометрия.
- •48. Эффект Холла.
- •49. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Токи Фуко.
- •50. Явление самоиндукции. Индуктивность.
- •51. Энергия контура с током. Энергия и объёмная плотность энергии магнитного поля.
- •52. Атом в магнитном поле. Магнитные моменты электронов и атомов. Орбитальный и спиновой магнитные моменты.
- •53. Намагниченность. Микротоки и макротоки. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость среды.
- •54. Типы магнетиков. Магнитная восприимчивость диамагнетиков и парамагнетиков.
- •55. Элементарная теория диа- и парамагнетизма.
- •56. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Точка Кюри.
- •57. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Первое и второе уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •58. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Материальные уравнения. Граничные условия.
- •59. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Основные свойства электромагнитной волны.
- •60. Энергия электромагнитной волны. Вектор Умова — Пойнтинга.
- •61. Интенсивность света при суперпозиции двух монохроматических волн. Интерференция света.
- •62. Время и длина когерентности. Способы получения когерентных волн.
- •6 3. Интерференция света на тонких пленках. Интерференционные приборы.
- •64. Явление дифракции света и условия её наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •65. Метод зон Френеля.
- •66. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
- •67. Дифракция Фраунгофера на одной щели и на дифракционной решетке.
- •68. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке.
- •69. Спектральные приборы. Разрешающая способность оптических приборов.
- •70. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
- •71. Двойное лучепреломление. Поляризаторы. Закон Малюса.
52. Атом в магнитном поле. Магнитные моменты электронов и атомов. Орбитальный и спиновой магнитные моменты.
П
ри
внесении атома в магнитное поле с
индукцией B
на электрон, движущийся по орбите,
эквивалентной замкнутому контуру с
током, действует момент сил M:
При
этом изменяется орбитальный момент
импульса электрона:
Аналогично
изменяется вектор орбитального магнитного
момента электрона:
Из
этого следует, что векторы Le
и Pm
, и сама орбита прецессирует вокруг
направления вектора B.
На рисунке 6.2 показано прецессионное
движение электрона и его орбитального
магнитного момента, а также дополнительное
(прецессионное) движение электрона.
Эта
прецессия называется ларморовской
прецессией. Угловая скорость этой
прецессии ωL
зависит только от индукции магнитного
поля и совпадает с ней по направлению.
Теорема Лармора: единственным результатом
влияния магнитного поля на орбиту
электрона в атоме является прецессия
орбиты и вектора Pm
– орбитального магнитного момента
электрона с угловой скоростью ωL
вокруг оси, проходящей через ядро атома
параллельно вектору индукции магнитного
поля. Прецессия
орбиты электрона в атоме приводит к
появлению дополнительного орбитального
тока, направленного противоположно
току I:
и
соответствующего ему наведенного
орбитального магнитного момента ∆Pm
где
S
– площадь проекции орбиты электрона
на плоскость, перпендикулярную вектору
B.
Знак минус говорит, что ∆Pm
противоположен вектору B
. Тогда общий орбитальный момент атома
равен:
53. Намагниченность. Микротоки и макротоки. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость среды.
,
то можно считать, что для диамагнетика
.
для парамагнетика
.
но и в том и в другом случае
.
Рассматривать в качестве характеристики
суммарный магнитный момент вещества в
объеме V
неудобно, поскольку он зависит от
значения объема, более удобной, не
зависящей от объема вещества. Такую
характеристику называют намагниченностью
(или вектором намагничения)
. Намагниченность - вектор, неаправленный
также как и суммарный магнитный момент
вещества, и равный отношению суммарного
момента некоторого объема вещества к
этому объему:
=
.
Пусть какое-либо диамагнитное вещество
внесено во внешнее магнитное поле
напряженности
(аналогичным образом можно рассматривать
и парамагнитные вещества). При этом
возникает внутреннее магнитное поле,
напряженностью
’.
Для диамагнетика
’.
Поскольку все наведенные магнитные
моменты ориентированы в одном направлении,
можно считать, что они связаны с
внутренними микротоками, текущими п
плоскости, перпендикулярной
’.
В этом случае вектор намагниченности
можно представить в следующем виде
=
,
где N
- число микротоков в объеме V,
а
- магнитный момент, создаваемый каждым
микротоком, причем
.
Следовательно,
.
Эту зависимость можно представить в
виде равенства: Pm
=
H,
где
постоянная
- магнитная восприимчивость. Эта
физическая величина характеризует
степень намагничения вещества во внешнем
магнитном поле напряженностью, равной
единице. Для любых диамагнетиков
магнитная восприимчивость
<
0 ( магнитная проницаемость
< 1), для парамагнетиков
>
0 (
>1).Магнитная восприимчивость - это
характеристика вещества, магнитная
проницаемость - характеристика магнитного
поля в веществе. Между этими величинами
существует связь. В любом сечении S,
перпендикулярном оси, микротоки взаимно
компенсируются, за исключением токов,
текущих по периметру сечения, т.е. по
боковой поверхности, подобной току в
соленоиде. Они создают внутри цилиндра
поле, направленность которого можно
вычислить по формуле длинного соленоида:
H’
= no
i,
где i
- сила микротока, no
- число токов на единицу длины цилиндра.
Обозначим произведение no
i
через io
( io
-
сила тока через единицу длины цилиндра),
тогда суммарный ток по боковой поверхности
цилиндра длиной
будет
равен io
,
а суммарный магнитный момент объема
образца будет определяться магнитным
моментом этого тока
.
Тогда намагниченность можно определить
как Pm
=
=
=io
,
но
H’
= io
,
следовательно,
H’
= Pm.Суммарное
поле микротоков и макротоков в образце
модно охарактеризовать через вектор
индукции магнитного поля
,тогда
=
,
но с другой стороны:
,
следовательно,
.
