Глава 1 7

Элементы кинематики 7

§ 1. Модели в механике. Система отсчета. 7

Траектория, длина пути, вектор перемещения 7

§ 2. Скорость 10

§ 3. Ускорение и его составляющие 11

§ 4. Угловая скорость и угловое ускорение 14

Задачи 17

Глава 2 18

Динамика материальной точки и поступательного движения 18

твердого тела 18

§ 5. Первый закон Ньютона. Масса. Сила 18

§ 6. Второй закон Ньютона 19

§ 7. Третий закон Ньютона 21

§ 8. Силы трения 21

§ 9. Закон сохранения импульса. Центр масс 23

§ 10. Уравнение движения тела переменной массы 26

Задачи 27

Глава 3 29

Работа и энергия 29

§11. Энергия, работа, мощность 29

§ 12. Кинетическая и потенциальная энергии 31

§ 13. Закон сохранения энергии 34

§ 14. Графическое представление энергии 36

§ 15. Удар абсолютно упругих и неупругих тел 39

Задачи 44

Глава 4 45

Механика твердого тела 45

§ 16. Момент инерции 45

§ 17. Кинетическая энергия вращения 46

§ 18. Момент силы. Уравнение динамики 48

вращательного движения твердого тела 48

§ 19. Момент импульса и закон его сохранения 50

§ 20. Свободныe оси. Гироскоп 53

§ 21. Деформации твердого тела 57

Задачи 59

Глава 5 61

Тяготение. Элементы теории поля 61

§ 22. Законы Кеплера. Закон всемирного 61

тяготения 61

§ 23. Сила тяжести и вес. Невесомость 63

§ 24. Поле тяготения и его напряженность 64

§ 25. Работа в поле тяготения. Потенциал поля 65

тяготения 65

§ 26. Космические скорости 67

§ 27. Неинерциальные системы отсчета. 68

Силы инерции 68

Задачи 74

Глава 6 75

Элементы механики жидкостей 75

§ 28. Давление в жидкости и газе 75

§ 29. Уравнение неразрывности 77

§ 30. Уравнение Бернулли и следствия из него 78

§ 31. Вязкость (внутреннее трение). Ламинарный и 83

турбулентный режимы течения жидкостей 83

§ 32. Методы определения вязкости 85

§ 33. Движение тел в жидкостях и газах 87

Задачи 89

Глава 7 91

Элементы специальной (частной) 91

теории относительности 91

§ 34. Преобразования Галилея. 91

Механический принцип относительности 91

§ 35. Постулаты специальной (частной) 93

теории относительности 93

§ 36. Преобразования Лоренца 94

§ 37. Следствия из преобразований Лоренца 96

§ 38. Интервал между событиями 101

§ 39. Основной закон релятивистской динамики 102

материальной точки 102

§ 40. Закон взаимосвязи массы и энергии 104

Задачи 107

ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ 108

И ТЕРМОДИНАМИКИ 108

Глава 8 108

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов 108

§ 41. Статистический и термодинамический 108

методы. Опытные законы идеального газа 108

§ 42. Уравнение Клапейрона — Менделеева 113

§ 43. Основное уравнение 115

молекулярно-кинетической теории 115

идеальных газов 115

§ 44. Закон Максвелла о распределении молекул 118

идеального газа по скоростям и энергиям 118

теплового движения 118

§ 45. Барометрическая формула. Распределение 120

Больцмана 120

§ 46. Среднее число столкновений и средняя 123

длина свободного пробега молекул 123

§ 47. Опытное обоснование 124

молекулярно-кинетической теории 124

§ 48. Явления переноса в термодинамически 126

неравновесных системах 126

§ 49. Вакуум и методы его получения. 129

Свойства ультраразреженных газов 129

Задачи 132

Глава 9 133

Основы термодинамики 133

§ 50. Число степеней свободы молекулы. Закон 133

равномерного распределения энергии по 133

степеням свободы молекул 133

§ 51. Первое начало термодинамики 135

§ 52. Работа газа при изменении его объема 136

§ 53. Теплоемкость 137

§ 54. Применение первого начала термодинамики 140

к изопроцессам 140

§ 55. Адиабатический процесс. Политропный 143

процесс 143

§ 56. Круговой процесс (цикл). Обратимые и 146

необратимые процессы 146

§ 57. Энтропия, ее статистическое толкование 147

и связь с термодинамической вероятностью 147

§ 58. Второе начало термодинамики 150

§ 59. Тепловые двигатели и холодильные 152

машины. Цикл Карно и его к. п. д . для 152

идеального газа 152

Задачи 156

Глава 10 158

Реальные газы, жидкости 158

и твердые тела 158

§ 60. Силы и потенциальная энергия 158

межмолекулярного взаимодействия 158

§ 61. Уравнение Ван-дер-Ваальса 160

§ 62. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ 161

§ 63. Внутренняя энергия реального газа 165

§ 64. Эффект Джоуля — Томсона 166

§ 65. Сжижение газов 169

§ 66. Свойства жидкостей. Поверхностноe 170

натяжение 170

§ 67. Смачивание 174

§ 68. Давление под искривленной поверхностью 176

жидкости 176

§ 69. Капиллярныe явления 177

§ 70. Твердыe тела. Моно- и поликристаллы 178

§ 71. Типы кристаллических твердых тел 179

§ 72. Дефекты в кристаллах 186

§ 73. Теплоемкость твердых тел 187

§ 74. Испарение, сублимация, плавление и 189

кристаллизация. Аморфные тела 189

§75. Фазовые переходы I и II рода 191

§ 76. Диаграмма состояния. Тройная точка 192

Задачи 195

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ 196

Глава 11 196

Электростатика 196

§ 77. Закон сохранения электрического заряда 196

§ 78. Закон Кулона 197

§ 79. Электростатическое поле. Напряженность 198

электростатического поля 198

§ 80. Принцип суперпозиции электростатических 201

полей. Поле диполя 201

§ 81. Теорема Гаусса для электростатического 204

поля в вакууме 204

§ 82. Применение теоремы Гаусса к расчету 206

некоторых электростатических полей 206

в вакууме 206

§ 83. Циркуляция вектора напряженности 211

электростатического поля 211

§ 84. Потенциал электрического поля 212

§ 85. Напряженность как градиент потенциала. 215

Эквипотенциальные поверхности 215

§ 86. Вычисление разности потенциалов по 216

напряженности поля 216

§ 87. Типы диэлектриков. Поляризация 218

диэлектриков 218

§ 88. Поляризованность. Напряженность поля в 220

диэлектрике 220

§ 89. Электрическое смещение. Теорема Гаусса 222

для электростатического поля в диэлектрике 222

§ 90. Условия на границе раздела двух 223

диэлектрических сред 223

§ 91. Сетнетоэлектрики 226

§ 92. Проводники в электростатическом поле 228

§ 93. Электрическая емкость уединенного 231

проводника 231

§ 94. Конденсаторы 232

§ 95. Энергия системы зарядов, уединенного 236

проводника и конденсатора. Энергия 236

электростатического поля 236

Задачи 238

Глава 12 240

Постоянный электрический ток 240

§ 96. Электрический ток, сила и плотность тока 240

§ 97. Сторонние силы. Электродвижущая сила 242

и напряжение 242

§ 98. Закон Ома. Сопротивление проводников 244

§ 99. Работа и мощность тока. 246

Закон Джоуля — Ленца 246

§ 100. Закон Ома для неоднородного участка цепи 247

§ 101. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей 249

Задачи 252

Глава 13 254

Электрические токи в металлах, 254

вакууме и газах 254

§ 102. Элементарная классическая теория 254

электропроводности металлов 254

§ 103. Вывод основных законов электрического 256

тока в классической теории 256

электропроводности металлов 256

§ 104. Работа выхода электронов из металла 259

§ 105. Эмиссионные явления и их применение 260

§ 106. Ионизация газов. Несамостоятельный 264

газовый разряд 264

§ 107. Самостоятельный газовый разряд и его 266

типы 266

Задачи 272

Глава 14 273

Магнитное поле 273

§ 109. Магнитное поле и его характеристики 273

§ 110. Закон Био - Савара - Лапласа и его 277

применение к расчету магнитного поля 277

§ 111. Закон Ампера. 280

Взаимодействие параллельных токов 280

§ 112. Магнитная постоянная. 282

Единицы магнитной индукции и 282

напряженности магнитного поля 282

§ 113. Магнитное поле движущегося заряда 282

§ 114. Действие магнитного поля на движущийся 284

заряд 284

§ 115. Движение заряженных частиц в магнитном 285

поле 285

§ 116. Ускорители заряженных частиц 286

§ 117. Эффект Холла 289

§ 118. Циркуляция вектора В магнитного поля 290

в вакууме 290

§ 119. Магнитные поля соленоида и тороида 292

§ 120. Поток вектора магнитной индукции. 294

Теорема Гаусса для поля В 294

§ 121. Работа по перемещению проводника 295

и контура с током в магнитном поле 295

Задачи 298

Глава 15 300

Электромагнитная индукция 300

§122. Явление электромагнитной индукции 300

(опыты Фарадея) 300

§ 123. Закон Фарадея и его вывод из закона 301

сохранения энергии 301

§ 124. Вращение рамки в магнитном поле 304

§ 125. Вихревые токи (токи Фуко) 305

§ 126. Индуктивность контура. Самоиндукция 307

§ 127. Токи при размыкании и замыкании цепи 308

§ 128. Взаимная индукция 311

§ 129. Трансформаторы 313

§ 130. Энергия магнитного поля 314

Задачи 316

Глава 16 317

Магнитные свойства вещества 317

§ 131. Магнитные моменты электронов и атомов 317

§ 132. Диа- и парамагнетизм 320

§ 133. Намагниченность. Магнитное поле в 322

веществе 322

§ 134. Условия на границе раздeла двух 325

магнетиков 325

§ 135. Ферромагнетики и их свойства 327

§ 136. Природа ферромагнетизма 330

Задачи 332

Глава 17 333

Основы теории Максвелла 333

для электромагнитного поля 333

§ 137. Вихревое электрическое поле 333

§ 138. Ток смещения 334

§ 139. Уравнения Максвелла для 337

электромагнитного поля 337

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ 341

Глава 18 341

Механические и 341

электромагнитные колебания 341

§ 140. Гармонические колебания и их 341

характеристики 341

§ 141. Механические гармонические колебания 345

§ 142. Гармонический осциллятор. 346

Пружинный, физический и математический 346

маятники 346

§ 143. Свободные гармонические колебания в 349

колебательном контуре 349

§ 144. Сложение гармонических колебаний 352

одного направления и одинаковой частоты. 352

Биения 352

§ 145. Сложение взаимно перпендикулярных 355

колебаний 355

§ 146. Дифференциальное уравнение свободных 358

затухающих колебаний (механических и 358

электромагнитных) и его решение. 358

§ 147. Дифференциальное уравнение 362

вынужденных колебаний (механических 362

и электромагнитных) и его решение 362

§ 148. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний 365

(механических и электромагнитных). 365

Резонанс 365

§ 149. Переменный ток 369

374

§ 150. Резонанс напряжений 374

§ 151. Резонанс токов 375

§ 152. Мощность, выделяемая в цепи переменного 377

тока 377

Задачи 378

Глава 19 380

Упругие волны 380

§ 153. Волновые процессы. Продольные и 380

поперечные волны 380

§ 154. Уравнение бегущей волны. Фазовая 382

скорость. Волновое уравнение 382

§ 155. Принцип суперпозиции. 384

Групповая скорость 384

§ 156. Интерференция волн 386

§ 157. Стоячие волны 387

§ 158. Звуковые волны 389

§ 158. Эффект Доплера в акустике 392

§ 160. Ультразвук и его применение 394

Задачи 395

Глава 20 395

Электромагнитные волны 395

§ 161. Экспериментальное получение 395

электромагнитных волн 395

§ 182. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны 398

§ 163. Энергия электромагнитных волн. 400

Импульс электромагнитного поля 400

§ 164. Излучение диполя. 402

Применение электромагнитных волн 402

Задачи 404

ОПТИКА. 405

КВАНТОВАЯ ПРИРОДА ИЗЛУЧЕНИЯ 405

Глава 21 405

Элементы геометрической 405

и электронной оптики 405

§ 165. Основные законы оптики. 405

Полноe отражение 405

§ 166. Тонкие линзы. Изображение предметов 408

с помощью линз 408

§ 167. Аберрации (погрешности) оптических 414

систем 414

§ 168. Основные фотометрические величины 416

и их единицы 416

§ 169. Элементы электронной оптики 418

Задачи 421

Глава 22 422

Интерференция света 422

§ 170. Развитие представлений о природе света 422

§ 171. Когерентность и монохроматичность 426

световых волн 426

§ 172. Интерференция света 428

§ 173. Методы наблюдения интерференции света 430

§ 174. Интерференции света в тонких пленках 433

§ 175. Применение интерференции света 438

Задачи 442

Глава 23 443

Дифракция света 443

§ 176. Принцип Гюйгенса — Френеля 443

§ 177. Метод зон Френеля. 444

Прямолинейноe распространение света 444

§ 178. Дифракция Френеля на круглом отверстии 447

и диске 447

§ 179. Дифракция Фраунгофера на одной щели 450

§ 180. Дифракция Фраунгофера на дифракционной 452

решетке 452

§ 181. Пространственная решетка. 455

Рассеянии света 455

§ 182. Дифракция на пространственной решетке. 456

Формула Вульфа — Брэггов 456

§ 183. Разрешающая способность оптических 458

приборов 458

§ 184. Понятие о голографии 461

Задачи 463

Глава 24 464

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом 464

§ 185. Дисперсия света 464

§ 186. Электронная теория дисперсии света 466

§ 187. Поглощение (абсорбция) света 469

§ 188. Эффект Доплера 470

§ 189. Излучение Вавилова — Черенкова 472

Задачи 473

Глава 25 474

Поляризация света 474

§ 190. Естественный и поляризованный свет 474

§ 191. Поляризация света при отражении и 478

преломлении на границе двух диэлектриков 478

§ 192. Двойное лучепреломление 479

§ 193. Поляризационные призмы и поляроиды 483

§ 194. Анализ поляризованного света 485

§ 195. Искусственная оптическая анизотропия 487

§ 196. Вращение плоскости поляризации 488

Задачи 490

Глава 26 491

Квантовая природа излучения 491

§ 197. Тепловое излучение и «го характеристики 491

§ 198. Закон Кирхгофа 493

§ 199. Законы Стефана — Больцмана и 494

смещения Вина 494

§ 200. Формулы Рэлея — Джинса и Планка 495

§ 201. Оптическая пирометрия. 499

Тепловые источники света 499

§ 202. Виды фотоэлектрического эффекта. 501

Законы внешнего фотоэффекта 501

§ 203. Уравнение Эйнштейна для внешнего 504

фотоэффекта. Экспериментальное 504

подтверждение квантовых свойств света 504

§ 204. Применение фотоэффекта 507

§ 205. Масса и импульс фотона. Давление света 509

§ 206. Эффект Комптона и его элементарная 510

теория 510

§ 207. Единство корпускулярных и волновых 512

свойств электромагнитного излучения 512

ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ 515

Глава 27 515

Теория атома водорода по Бору 515

§ 208. Модели атома Томсона и Резарфорда 515

§ 209. Линейчатый спектр атома водорода 517

§ 210. Постулаты Бора 519

§ 211. Опыты Франка и Герца 519

§ 212. Спектр атома водорода по Бору 521

Задачи 524

Глава 28 526

Элементы квантовой механики 526

§ 213. Корпускулярно-волновой дуализм свойств 526

вещества 526

§ 214. Некоторые свойства волн де Бройля 528

§ 215. Соотношение неопределенностей 529

§ 216. Волновая функция и ее статистический 532

смысл 532

§ 217. Общее уравнение Шредингера. 535

Уравнение Шредингера для стационарных 535

состояний 535

§ 218. Принцип причинности в квантовой 538

механике 538

§ 219. Движение свободной частицы 539

§ 220. Частица в одномерной прямоугольной 540

«потенциальной яме» е бесконечно 540

высокими «стенками» 540

§ 221. Прохождение частицы сквозь 543

потенциальный барьер. 543

Туннельный эффект 543

§ 222. Линейный гармонический осциллятор 547

в квантовой механике 547

Задачи 550

Глава 29 551

Элементы современной физики 551

атомов и молекул 551

§ 223. Атом водорода в квантовой механике 551

§ 224. 1s-Состояние электрона в атоме водорода 557

§ 225. Спин электрона. Спиновое квантовое число 559

§ 226. Принцип неразличимости тождественных 560

частиц. Фермионы и бозоны 560

§ 227. Принцип Паули. Распределение электронов 561

в атоме по состояниям 561

§ 228. Периодическая система элементов 563

Менделеева 563

§ 229. Рентгеновские спектры 567

§ 230. Молекулы: химические связи, понятие 570

об энергетических уровнях 570

§ 231. Молекулярные спектры. 572

Комбинационное рассеяние света 572

§ 232. Поглощение. 574

Спонтанное и вынужденное излучения 574

§ 233. Оптические квантовые генераторы (лазеры) 576

Задачи 580

Глава 30 581

Элементы квантовой статистики 581

§ 234. Квантовая статистика. 581

Фазовое пространство. 581

Функция распределения 581

§ 235. Понятие о квантовой статистике 583

Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака 583

§ 236. Вырожденный электронный газ в металлах 584

§ 237. Понятие о квантовой теории теплоемкости. 586

Фононы 586

§ 238. Выводы квантовой теории 588

электропроводности металлов 588

§ 239. Сверхпроводимость. 589

Понятие об эффекте Джозефсона 589

Задачи 591

Глава 31 592

Элементы физики твердого тела 592

§ 240. Понятие о зонной теории твердых тел 592

§ 241. Металлы, диэлектрики и полупроводники 594

по зонной теории 594

§ 242. Собственная проводимость 596

полупроводников 596

§ 243. Примесная проводимость полупроводников 600

§ 244. Фотопроводимость полупроводников 605

§ 245. Люминесценция твердых тел 606

610

§ 246. Контакт двух металлов по зонной теории 610

§ 247. Термоэлектрические явления и их 612

применение 612

§ 248. Выпрямление на контакте металл — 615

полупроводник 615

§ 249. Контакт электронного и дырочного 618

полупроводников (р-п-переход) 618

§ 250. Полупроводниковые диоды и триоды 621

(транзисторы) 621

Задачи 624

ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ 625

АТОМНОГО ЯДРА 625

И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 625

Глава 32 625

Элементы физики атомного ядра 625

§ 251. Размер, состав и заряд атомного ядра. 625

Массовое и зарядовое числа 625

§ 252. Дефект массы и энергия связи ядра 627

§ 253. Спин ядра и его магнитный момент 629

§ 254. Ядерные силы. Модели ядра 630

§ 255. Радиоактивное излучение и его виды 632

§ 256. Закон радиоактивного распада. 633

Правила смещения 633

§ 257. Закономерности -распада 636

§ 258. ˉ -Распад. Нейтрино 637

§ 259. Гамма-излучение и его свойства 640

§ 260. Резонансное поглощение g-излучения 642

(эффект Мбссбауэра*) 642

§ 261. Методы наблюдения и регистрации 645

радиоактивных излучений и частиц 645

§ 262. Ядерные реакции и их основные типы 649

§ 263. Позитрон. +-Распад. Электронный захват 651

§ 264. Открытие нейтрона. Ядерные реакции под 654

действием нейтронов 654

§ 265. Реакция деления ядра 656

§ 266. Цепная реакция деления 658

§ 267. Понятие о ядерной энергетикe 659

§ 268. Реакция синтеза атомных ядер. 663

Проблема управляемых термоядерных 663

реакций 663

Задачи 665

Глава 33 666

Элементы физики 666

элементарных частиц 666

§ 269. Космическое излучение 666

§ 270. Мюоны и их свойства 668

§ 271. Мезоны и их свойства 670

§ 272. Типы взаимодействий элементарных 671

частиц 671

§ 273. Частицы и античастицы 673

§ 274. Гипероны. Странность и четность 676

элементарных частиц 676

§ 275. Классификация элементарных частиц. 678

Кварки 678

Задачи 682

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 684

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ФОРМУЛЫ 685

Трофимова, Т. И.

Т70 Курс физики: Учеб. пособие для вузов/Т. И. Трофимова. — 7-е изд., стер.

— М: Высш. шк., 2003. — 541 с.: ил.

ISBN 5-06-003634-0

рс отвечает программе по физике для студентов инженерно-технических специаль ностей вузов Он состоит из семи частей, в которых излагаются физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики, электричества и магнетизма, оптики, квантовой физики атомов, молекул и твердых тел, физики атомного ядра и элементарных частиц Рационально решен вопрос об объединении механических и электромагнитных колебаний Устанавливается логическая преемственность и связь между классической и со временной физикой Приведены контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения

Шестое издание вышло в 2000 г.

Для студентов инженерно-технических специальностей высших

учебных заведений.

УДК 53 ББК 22.3

Учебное издание

Трофимова Таисия Ивановна

КУРС ФИЗИКИ

Редактор Г. Н. Чернышева

Художественный редактор Ю. Э. Иванова

Художник В. А. Маслов

Технический редактор Л.А. Овчинникова

Корректор Г. И. Кострикова

Оператор С.Р. Луковенкова

Лицензия ИД № 06236 от 09.11.2001

Изд. № ФМ-217. Подписано в печать с готовы диапозитивов 21.08.2002.

Формат 70x100 '/,₆- Бу Гарнитура «Литературная». Печать офсетная

Объем: 44,20 усл. печ. л., 44,20 усл. кр.-отт., 43,41 уч.-изд. л.

Тираж 20000 экз. Заказ № 2"

ФГУП «Издательство «Высшая школа»