Материал: Общая физика_под ред. Белокопытова_2016 -506с

4.2. Момент импульса системы материальных точек относительно полюса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.3. Момент импульса относительно оси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.4. Момент инерции твердого тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.5. Теорема Гюйгенса — Штейнера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.6. Теорема Кёнига . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.7. Кинетическая энергия вращающегося тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.8. Плоское движение твердого тела (качение). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Глава 5. Примеры решения некоторых задач механики . . . . . . . . . . . . . 69

Глава 6. Механические колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6.1. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение колебаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6.2. Векторные диаграммы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 6.3. Динамика гармонических колебаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 6.4. Механическая энергия гармонических колебаний . . . . . . . . . . . . . . . . 81 6.5. Затухающие колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 6.6. Вынужденные колебания. Резонанс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Глава 7. Элементы специальной теории относительности. . . . . . . . . . . . 87

7.1. Инварианты преобразований Галилея . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 7.2. Постулаты Эйнштейна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 7.3. Преобразования Лоренца. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 7.4. Следствия преобразований Лоренца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 7.5. Динамика в специальной теории относительности . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7.6. Связь массы и энергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Раздел II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. . . . . . 99

8.1. Масса и размеры молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 8.2. Параметры термодинамических систем. Состояние системы.

Процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 8.3. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. . . . . . . . . . . 102 8.4. Температура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 8.5. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

Изопроцессы идеального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Глава 9. Элементы статистической физики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

9.1. Элементарные сведения из теории вероятностей . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 9.2. Распределение молекул по скоростям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 9.3. Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратичная

скорости молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 9.4. Барометрическая формула. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 9.5. Распределение энергии молекулы по степеням свободы . . . . . . . . . . . 122

501

Глава 10. Первое начало термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

10.1. Внутренняя энергия системы молекул. Работа в термодинамике. Количество теплоты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

10.2. Первое начало термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 10.3. Применение первого начала термодинамики для идеального газа.

Политропные процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 10.4. Анализ изопроцессов идеального газа с помощью первого начала

термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 10.5. Ограниченность молекулярно-кинетической теории

теплоемкости идеального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 10.6. Невозможность вечного двигателя первого рода . . . . . . . . . . . . . . . . 137

Глава 11. Тепловые машины. Второе начало термодинамики . . . . . . . . 138

11.1. Обратимые и необратимые процессы и циклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 11.2. Тепловая машина и ее термический КПД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 11.3. Цикл Карно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 11.4. Второе начало термодинамики. Энтропия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 11.5. Основные свойства энтропии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 11.6. Статистический смысл второго начала термодинамики . . . . . . . . . . . 149

Глава 12. Явления переноса в газах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

12.1. Столкновения молекул. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 12.2. Диффузия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 12.3. Теплопроводность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 12.4. Вязкость жидкостей и газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 12.5. Связь коэффициентов переноса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Глава 13. Примеры решения некоторых задач молекулярной физики и термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

Глава 14. Реальные газы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

14.1. Молекулярные силы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 14.2. Уравнение Ван-дер-Ваальса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 14.3. Изотермы реального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 14.4. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля—Томсона. . . . 180

Раздел III. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

Глава 15. Электростатическое поле в вакууме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

15.1. Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона . . . . . . . . . . . . . . 185 15.2. Напряженность электрического поля. Силовые линии . . . . . . . . . . . . 187 15.3. Суперпозиция электростатических полей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 15.4. Работа сил электростатического поля. Разность потенциалов.

Потенциал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 15.5. Связь напряженности и потенциала. Градиент скалярного поля . . . . 196 15.6. Теорема Гаусса для электростатического

поля в вакууме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 15.7. Примеры использования теоремы Гаусса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

502

Глава 16. Электрическое поле в диэлектриках. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

16.1. Диполь в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков.

Типы диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 16.2. Количественные характеристики поляризации диэлектрика . . . . . . . 214 16.3. Связанные заряды на поверхности диэлектрика . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 16.4. Теорема Гаусса для электростатического

поля в диэлектриках. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 16.5. Условия на границе диэлектрических сред . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Глава 17. Проводники в электростатическом поле. Энергия электростатического поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

17.1. Проводники в электростатическом поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 17.2. Электрическая емкость. Конденсаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 17.3. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии . . 234 17.4. Теорема Гаусса в дифференциальной форме.

Уравнение Пуассона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

Глава 18. Примеры решения некоторых задач электростатики . . . . . . . 242

Глава 19. Постоянный электрический ток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

19.1. Электрический ток и условия его существования . . . . . . . . . . . . . . . . 249 19.2. Сила тока, плотность тока. Уравнение непрерывности . . . . . . . . . . . 250 19.3. Закон Ома. Сопротивление проводников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 19.4. Основные представления классической электронной теории

электропроводности металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 19.5. Закон Ома для неоднородного участка цепи.

Электродвижущая сила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

Глава 20. Магнитное поле постоянного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

20.1. Магнитная индукция. Закон Био—Савара—Лапласа . . . . . . . . . . . . . 261 20.2. Теорема о циркуляции магнитной индукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 20.3. Движение заряженной частицы в магнитном и электрическом полях.

Эффект Холла. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 20.4. Действие магнитного поля на проводник и контур с током.

Закон Ампера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 20.5. Магнитный поток. Потокосцепление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 20.6. Работа сил магнитного поля по перемещению проводника

и контура с током . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

Глава 21. Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля . . . 289

21.1. Явление электромагнитной индукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 21.2. Электродвижущая сила индукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 21.3. Индукционный ток. Индукционный заряд. Вихревое

электрическое поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 21.4. Самоиндукция. Индуктивность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 21.5. Токи при размыкании и замыкании цепей,

содержащих индуктивность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 21.6. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии . . . . . . . . . . 301 21.7. Взаимная индукция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

503

Глава 22. Магнитное поле в веществе. Магнетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

22.1. Магнитное поле в веществе. Типы магнетиков . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 22.2. Условия на границе магнитных сред . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 22.3. Магнитные моменты атомов и молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 22.4. Диамагнетизм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 22.5. Парамагнетики в магнитном поле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 22.6. Ферромагнетизм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

Глава 23. Примеры решения некоторых задач по теме «Магнетизм» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

Глава 24. Электрические колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

24.1. Свободные колебания в контуре без активного сопротивления. . . . . 330 24.2. Свободные затухающие колебания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 24.3. Вынужденные электрические колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

Глава 25. Уравнения Максвелла. Электромагнитное поле . . . . . . . . . . . . 343

25.1. Первое уравнение Максвелла в интегральной форме . . . . . . . . . . . . . 343 25.2. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла в интегральной форме 345 25.3. Система уравнений Максвелла в интегральной форме . . . . . . . . . . . . 348 25.4. Дивергенция и ротор векторного поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 25.5. Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме . . . . . . . 353

Глава 26. Электромагнитные волны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

26.1 Волновой процесс. Уравнение волны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 26.2. Волновое уравнение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 26.3. Уравнение электромагнитной волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 26.4. Поперечность электромагнитных волн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 26.5. Скорость электромагнитной волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 26.6. Соотношение магнитной и электрической компонент

в электромагнитной волне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 26.7. Энергия электромагнитного поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 26.8. Излучение диполя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

Раздел IV. ОПТИКА. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ . . . . . . . . 370

Глава 27. Распространение электромагнитных волн. . . . . . . . . . . . . . . . . 370

27.1. Сложение колебаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 27.2. Интерференция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 27.3. Полосы равной толщины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 27.4. Полосы равного наклона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 27.5. Дифракция света. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 27.6. Дифракция Френеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 27.7. Дифракция Фраунгофера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 27.8. Дифракция от N щелей (дифракционная решетка) . . . . . . . . . . . . . . 400 27.9. Поляризация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 27.10. Отражение и преломление света на границе раздела

двух диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

504

Глава 28. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. . . . . . 419

28.1. Двойное лучепреломление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 28.2. Интерференция плоскополяризованного света . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 28.3. Дисперсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 28.4. Поглощение света. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 28.5. Волны в веществе как результат интерференции первичной

и вторичных волн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 28.6. Дисперсия в плазме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 28.7. Скорость передачи сигналов в среде с дисперсией . . . . . . . . . . . . . . . 450 28.8. Рассеяние света. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

Глава 29. Квантовая оптика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

29.1. Тепловое излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 29.2. Формула Планка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 29.3. Релятивистское соотношение между импульсом и энергией . . . . . . . 471 29.4. Эффект Комптона. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 29.5. Фотоэффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 29.6. Тормозное рентгеновское излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478

Глава 30. Основы квантовой механики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479

30.1. Корпускулярно-волновой дуализм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 30.2. Гипотеза де Бройля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 30.3. Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля . . . . . . . . . . 481 30.4. Принцип неопределенности Гейзенберга. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 30.5. Скорость волн де Бройля. Волновой пакет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 30.6. Статистический смысл волн де Бройля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 30.7. Некоторые задачи квантовой механики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493

505