Магнитное поле

Сила Лоренца и сила Ампера. Вектор магнитной индукции. Закон Био – Савара. Принцип суперпозиции для магнитного поля. Магнитное поле прямого и кругового тока. Магнитный момент. Виток с током в магнитном поле, его потенциальная энергия. Магнитное поле длинного соленоида. Поток и циркуляция магнитного поля.

Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля, ее плотность.

Взаимная индукция, трансформатор. Токи Фуко. Скин-эффект. Квазистационарные явления в линейных проводниках. Установление и исчезновение тока в цепи. Цепи переменного тока. Импеданс.

 

Магнитное поле в веществе

 

Магнетики. Молекулярные токи. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Граничные условия на границе раздела двух магнетиков. Пара-, диа-, ферро- и антиферромагнетики. Доменная структура. Техническая кривая намагничивания. Применение магнитных материалов.

 

Основы теории Максвелла

 

Фарадеевская и максвелловская трактовка явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Скалярный и векторный потенциалы электромагнитного поля. Плотность энергии электромагнитного поля. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца.

Релятивистские преобразования зарядов, токов и электромагнитных полей. Инварианты преобразований. Относительность разделения электромагнитного поля на электрическое и магнитное поля.

Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Плоские электромагнитные волны. Энергетические характеристики электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя. Диаграмма направленности. Сферические и цилиндрические волны.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Световые волны, их особенности. Отражение и преломление света. Полное внутреннее отражение.

Интерференция волн

 

Принцип суперпозиции для световых волн. Интерференция плоских и сферических монохроматических волн. Одномерная решетка из источников сферических или цилиндрических монохроматических волн. Когерентность.

Временное и спектральное рассмотрение интерференционных явлений. Примеры использования интерференционных явлений. Интерферометры.

 

Дифракция волн

 

Принцип Гюйгенса – Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на круглом отверстии, дифракция на одной и многих параллельных щелях. Дифракционная решетка. Спектральное разложение. Разрешающая способность спектральных приборов. Дифракция рентгеновских лучей. Принцип голографии.

 

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом

 

Модель среды с дисперсией. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсии. Групповая скорость. Поглощение волн. Поведение волн на границе раздела двух сред. Понятие о волноводах. Анизотропные среды. Элементы кристаллооптики. Электрооптические и магнитооптические явления. Элементы нелинейной оптики: самофокусировка света, генерация оптических гармоник.

 

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

 

Квантовая оптика

 

Противоречия классической физики. Тепловое равновесное излучение. Фотоэлектрический эффект. Стабильность и размеры атомов. Гипотеза Планка. Эффект Комптона. Фотоны. Энергия и импульс фотонов. Корпускулярно-волновой дуализм природы света.

 

Волновые свойства микрочастиц

 

Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов: опыты Дэвиссона и Джермера, Тарковского. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Наборы одновременно измеримых величин. Туннельный эффект.

Временное и стационарное уравнения Шрёдингера. Волновая функция, её статистический смысл. Амплитуда вероятностей. Операторы. Суперпозиция состояний в квантовой теории. Частица в одномерной потенциальной яме. Принцип соответствия. Гармонический осциллятор.