курс лекций по физике

Курс лекций для ФМШ Электростатика, Ершов А. П., 2007

Курс лекций для ФМШ Электростатика, Ершов А. П., 2007.

Мы начинаем изучение электродинамики. Это не просто новый раздел, что-то вроде усовершенствованной механики. Развитие физики - это развитие представлений людей о природе. Сейчас уместно вспомнить историю.

Основы механики заложили Галилей и Ньютон еще в XVII веке. Хотя современный вид эта наука приобрела в XVIII - XIX веках (Лагранж, Гамильтон), это было в основном развитие форм, методов и приемов. Механикой занимаются и до сих пор; нынешние продвижения — это новые решения, иногда даже новые неожиданные области (как динамический хаос). В механике есть сложные задачи, есть еще нерешенные, есть и такие, которые вряд ли удастся решить в обозримом будущем. Но все они в принципе уже содержатся в законах Ньютона. Механика в этом смысле проста и понятна. Она опирается на житейский здравый смысл и повседневный опыт каждого человека. Объекты механики тоже просты и привычны (кирпичи, повозки), а более сложные вещи (автомобили, самолеты) - это не более как комбинации простых деталей. Благодаря расцвету механики в XIX веке приобрела популярность концепция материи, в то время попросту понимаемой как вещество, и развелись во множестве философы-материалисты.

Молекулярная физика создана в основном в XIX веке. Такая задержка именно вызвана тем, что объекты «теплоты» более сложны и часто плохо доступны восприятию. Вначале появилась идея тепла как неосязаемой жидкости, которая как бы плещется в нагретых кирпичах и может из одного в другой перетекать. Прорыв начался, когда была осознана идея молекулярной структуры вещества, и всячески пытались свести теплоту к механике. Этот путь привел к частичному успеху (например, про горячее тело мы говорим не как бывало, что в нем избыток теплорода, а что его молекулы имеют много кинетической энергии). Но выявились проблемы следующего уровня: поведение теплоемкости, излучение... В прошлом семестре мы замели их под ковер, объявив, что это область квантовой механики и электродинамики. Возможно, преподавателям и не удалось в должной мере всех в этом убедить, но хорошо уже, если мы донесли, что тут не годится классическая механика. Впрочем, теплоемкость и фотоны — это некие тонкости, а есть проблема более грубая и зримая. Почему вещество делится на части только до масштаба порядка 10 в минус 8 степени см, а не дальше? Откуда взялся этот размер, который мы называем атомным?

Для ответа на эти вопросы следует прежде всего изучить электродинамику. В течение XIX века было осознано (Фарадей, Максвелл, Герц и др.), что кроме вещества (того, что делится на атомы), есть в природе и другие сущности - поля, из которых предметом электродинамики являются электрическое и магнитное поле.

«На глаз» нельзя отличить провода «под током» и отключенные, что и приводит к электрическим поражениям. Но это не значит, что наши органы чувств не реагируют на поля.

Электрическое поле
мы прекрасно чувствуем: если оно присутствует в организме (одновременно идет ток), то непроизвольно сокращаются мышцы и возникают непривычные ощущения, памятные каждому, кто хоть раз хватался за провода. Meнее сильное поле (от батарейки) ощущается на вкус. Связаны эти эффекты с тем, что управляющие сигналы в организме, в нервах и пр. — электрические.

Магнитное поле
человек не замечает: попробуйте отличить магнит и простой кусок железа, не прибегая к таким индикаторам, как гвозди.
Однако некоторые птицы как будто ориентируются по довольно слабому земному магнитному полю.
С другой стороны, свет — это чистое электромагнитное поле, больше в нем ничего нет, а именно свет мы только и видим.
И вообще все наши ощущения на микроуровне формируются именно полями, в основном электрическое поле действует как передаточный ремень.
Можно сказать, что наши ощущения нас обманывают. Мы чувствуем не то, что есть на самом деле.
Видно, что восприятие полей какое-то косвенное, оно резко отличается от восприятия грубо материальных предметов. Потому-то понятие поля возникло достаточно поздно, приблизительно с работ Фарадея (первая треть XIX века). Если теплота как-то свелась к механике, правда не всегда обычной, то электродинамика - вещь принципиально не механическая. Хоть электромагнитное поле имеет энергию и импульс, может воздействовать на «обычные» макроскопические предметы с некоторой силой, но это воздействие никак не главное, а сами поля не имеют ничего общего с основой ньютоновской механики - материальными точками. Это гораздо более тонкие вещи. Напротив, на микроскопическом уровне все вещество пронизано и «скреплено» полями: в атомах в основном электрическое поле не дает электронам разбежаться.

Курс лекций для ФМШ Электростатика, Ершов А. П., 2007
Скачать и читать Курс лекций для ФМШ Электростатика, Ершов А. П., 2007
 

Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика., Сабирова Ф.М., Латипов З.А., Конюхов М.И., 2004

Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика., Сабирова Ф.М., Латипов З.А., Конюхов М.И., 2004.


Предлагаемое учебное пособие предназначено для организации самостоятельной и аудиторной работы на лекционных и семинарских занятиях  по  курсу  общей  физики  со  студентами  физико-математического факультета педагогического вуза.

Оно написано по разделу “Квантовая физика” в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования для специальности «032200.00 – физика с дополнительной специальностью» по физике для педвузов и является обобщением опыта лекционной работы автора.
Материал распределен по пяти темам, изучаемым в данном разделе курса общей физики:
волновые свойства частиц, элементы квантовой механики;
атом водорода по Резерфорду-Бору;
элементы физики излучения;
физика атомного ядра;
элементарные частицы.

Пособие не исключает работу с учебниками для вузов, более того, ряд вопросов в него не вошли в связи с дефицитом лекционного времени.
Например, в пособие не включен материал по квантованию момента  импульса,  туннельный  эффект,  эффект  Штарка,  элементы квантовой статистики и др.
Изучение этих тем предусмотрено на семинарских и практических занятиях.
 
Данное пособие может быть также рекомендовано и для студентов других специальностей физико-математического факультета с ограниченным число часов по физике, а также студентов заочной формы обучения. В данном случае предполагается возможность части материала пособия для самостоятельного изучения.

Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика., Сабирова Ф.М., Латипов З.А., Конюхов М.И., 2004
Скачать и читать Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика., Сабирова Ф.М., Латипов З.А., Конюхов М.И., 2004