Элементы квантовой электроники.

Семестр

Ростов-на-Дону

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Прежде чем приступить к выполнению контрольных работ, необходимо прочитать общие указания.

1. Физику студенты-заочники изучают в течение 2-х семестров.

2. В каждом семестре студент должен представить в деканат одну контрольную работу.

3. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблице вариантов. Номер варианта соответствует последней цифре из номера зачетной книжки. Например, к варианту 1 относятся задачи:

1.1; 1.11; 1.21; 1.31; 1.41; 2.1; 3.1; 4.1; 5.1; 5.11; 6.1; 6.11; 6.21;7.1; 8.1.

4. Контрольные работы нужно выполнять чернилами в школьной тетради, на обложке которой приведены сведения по следующему образцу:

Контрольная работа, выполненная в напечатанном виде на проверку не принимается.

5. Условия задач в контрольной работе надо переписать полностью, без сокращений. Для замечаний преподавателя на страницах необходимо оставлять поля.

6. Вникнув в условие задачи, сделать краткую запись, выразить все данные в системе СИ и, где это только возможно, дать схематический чертеж, поясняющий содержание задачи.

7. Выявив, какие физические законы лежат в основе данной задачи, решить ее в общем виде.

8. Проверив правильность общего решения, подставить числа в окончательную формулу и указать единицу измерения искомой физической величины, проверив правильность ее размерности.

9. При подстановке в расчетную формулу значения величин представить в виде произведения десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 1250 надо записать 1,25∙10³. В таком виде представляется и окончательный ответ задачи. При получении численного ответа нужно обращать внимание на степень точности окончательного результата. Точность ответа не должна превышать точности, с которой даны исходные величины.

10. В тех задачах, где требуется начертить график, необходимо правильно выбрать масштаб и начало координатных осей.

11. В конце контрольной работы студент должен указать, какими учебниками или учебными пособиями пользовался при решении задач (название учебника, автор, год издания).

12. После проверки контрольной работы преподаватель может вернуть её на доработку.

13. Окончательное решение по контрольной работе принимает преподаватель во время устного собеседования со студентом, проводимом до сдачи экзамена.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА КУРСА «ФИЗИКА» ДЛЯ СТУДЕНТОВ-БАКАЛАВРОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

Семестр

Магнитное поле.

Магнитное поле, его свойства и характеристики. Закон Ампера. Принцип суперпозиции магнитных полей. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчета магнитных полей. Теорема о циркуляции (закон полного тока).

Взаимодействие параллельных токов. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током.

Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Ускорители заряженных частиц.

Магнитные моменты электронов и атомов. Намагниченность вещества. Магнитная проницаемость. Диа- и парамагнетики. Ферромагнетики и их свойства. Природа ферромагнетизма.

Электромагнитная индукция.

Магнитный поток. Опыты Фарадея. Явление и закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревые токи (токи Фуко).

Индуктивность контура. Самоиндукция. Токи при размыкании и замыкании цепи. Взаимная индукция. Энергия и плотность энергии магнитного поля.

Основы теории Максвелла для электромагнитного поля.

Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме и физический смысл входящих в нее уравнений. Электромагнитное поле как единство электрического и магнитного полей.

Механические колебания и волны.

Гармонические колебания и их характеристики. Свободные незатухающие механические колебания. Пружинный и математический маятники. Скорость и ускорение, кинетическая, потенциальная и полная энергия материальной точки, совершающей незатухающие колебания. Свободные затухающие механические колебания. Их уравнение и характеристики.

Вынужденные механические колебания. Резонанс. Сложение колебаний.

Продольные и поперечные волны в упругой среде. Распространение волн. Фронт волны и волновая поверхность. Принцип Гюйгенса. Уравнение плоской бегущей волны. Длина волны. Звуковые волны.

Электромагнитные колебания и волны.

Колебательный контур. Процессы в идеализированном колебательном контуре. Уравнение свободных незатухающих электромагнитных колебаний. Формула Томсона. Закон сохранения и превращения энергии в идеализированном колебательном контуре. Затухающие электромагнитные колебания в реальном колебательном контуре. Логарифмический декремент затухания и добротность колебательного контура.

Вынужденные электромагнитные колебания. Электрический резонанс.

Возникновение электромагнитных волн. Уравнение плоской электромагнитной волны. Энергия электромагнитной волны. Шкала электромагнитных волн. Применение электромагнитных волн.

Волновая оптика.

Когерентность и монохроматичность световых волн. Интерференция света от двух точечных когерентных источников. Условия наблюдения максимумов и минимумов при интерференции. Кольца Ньютона. Применение интерференции. Интерферометры.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Дифракция Фраунгофера на одной щели и на дифракционной решетке.

Дисперсия света. Опыт Ньютона. Нормальная и аномальная дисперсии.

Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении и преломлении. Законы Брюстера и Малюса.

Квантовая оптика.

Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно черное тело (АЧТ). Закон Кирхгофа. Законы Стефана-Больцмана и Вина. Распределение энергии в спектре излучения АЧТ. Формула Релея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка.

Внешний фотоэффект. Вольт - амперная характеристика и законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Энергия и импульс фотона. Применение фотоэффекта. Корпускулярно-волновой дуализм света.

Теория атома водорода по Бору.

Модели атома Томсона и Резерфорда. Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода. Закономерности атомных спектров. Формула Бальмера.

Элементы квантовой механики.

Корпускулярно-волновой дуализм свойств микрочастиц. Гипотеза де Бройля и ее экспериментальное подтверждение. Опыты Дэвиссона и Джермера.

Принцип и соотношения неопределенностей Гейзенберга.

Волновая функция, ее статистический смысл и условие нормировки.

Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Квантовая частица в одномерной потенциальной яме.

Элементы квантовой электроники.

Спонтанное и индуцированное излучения. Инверсная заселенность энергетических уровней. Квантовые генераторы, их основные элементы и типы. Особенности лазерного излучения. Применение лазеров.