Програма по дисциплините "физика i" и "физика ii" включена в учебния план на специалностите: "ЕЕ"; "Е"; "ктт"; "кст"; "аиут"

Катедра “ФИЗИКА”

Габрово, 2003 г.

Учебна дисциплина Семестър Хорариум Форма на

Л + СУ + ЛУ контрол

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. Физика I РО I 45 + 0 + 30 изпит

ЗО I 24 + 0 + 12 изпит

3. Физика II РО II 30 + 0 + 15 изпит

ЗО II 15 + 0 + 8 изпит

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

А Н О Т А Ц И Я

Курсът по физика (в две части) разглежда основни въпроси от: физични основи на класическата механика, основи на молекулната физика и термодинамика, електричество и магнетизъм, трептения и вълни и съвременни представи за строежа на веществото. Изучаването на този материал ще даде възможност на студентите да се запознаят с някои основни положения на кинематиката и динамиката на постъпателните и въртеливите движения, със законите на запазване, с основните закономерности на гравитационното поле, с основните положения на молекулно-кинетичната теория на идеалния и реалния газ, с принципите на термодинамиката, с някои основни закономерности, описващи електростатичното поле и магнитното поле на ток, с основните закономерности, описващи механичните, звуковите и електромагнитните трептения и вълни, както и с някои съвременни представи за стоежа на веществото. Изучаването на този материал ще даде представа на студентите за заобикалящия ги свят от единна гледна точка, за съвременното състояние на теорията и практиката в областта на физичните изследвания.

Обучението се провежда чрез лекции и лабораторни упражнения, които са взаимно свързани с цел по-задълбочено изучаване на преподавания материал и добиване на практически опит.

С Ъ Д Ъ Р Ж А Н И Е Н А У Ч Е Б Н А Т А П Р О Г Р М А

ФИЗИКА I
А. Лекции – 45 учебни часа
I. Физични основи на класическата механика – 9 часа лекции и 6 часа лабораторни упражнения

Основни кинематични величини и закони при постъпателните движения: траектория, път, преместване, скорост, ускорение на материална точка. Закони за движението.

Динамика на постъпателните движения: основни величини – маса, сила, импулс. Закони на Нютон. Закон за запазване на импулса.

Кинематика на въртеливите движения: основни понятия, видове въртеливи движения. Ъгъл на завъртане, ъглова скорост, ъглово ускорение.

Динамика на въртеливите движения: основни понятия, основен закон. Момент на сила, инерционен момент, теорема на Щайнер. Закон за запазване момента на импулса.

Главни инерционни оси на абсолютно твърдо тяло. Жироскоп, жироскопичен ефект, прецесия на жироскопа.

Работа, мощност, енергия. Закон за запазване на енергията.

Движение на тяло в неинерциална отправна система.

Закони на Кеплер. Закон за всемирното привличане. Гравитационно поле. Космически скорости

Елементи на специалната теория на относителността. Постулати на Айнщайн. Следствия от специалната теория на относителността.

Основни положения на молекулно-кинетичната теория за строежа на веществата. Уравнение за състоянието на идеален газ. Основно уравнение на молекулно-кинетичната теория на идеалния газ и следствия от него.

Елементи на класическата статистическа физика. Закон на Максуел за разпределението на молекулите на газа по скорости. Закон на Болцман за разпределението на молекулите на идеалния газ в потенциално поле. Барометрична формула.

Вътрешна енергия на идеален газ. Специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане и при постоянен обем. Уравнение на Майер.

Принципи на термодинамиката. Работа при термодинамичните процеси.

Молекулни взаимодействия. Явления на пренасяне: дифузия, топлопроводност и вискозитет.

Реални газове. Уравнение на Ван дер Ваалс. Теоретични и експериментални изотерми.

Вътрешна енергия на реален газ. Ефект на Джаул – Томсън.

Електрично поле във вакуум. Закон на Кулон. Интензитет на полето. Индукция на електричното поле. Теорема на Гаус.

Работа на силите на електричното поле. Потенциал на полето. Връзка между интензитет и потенциал на електричното поле.

Диелектрични свойства на веществото. Поведение на електричен дипол в еднородно и нееднородно електрично поле. Поляризация на диелектриците. Електрично поле в диелектрик. Сегнетоелектрици, пиезоелектричен ефект; пироелектрици, електрети.

Проводници в електрично поле – електричен капацитет, електричен ток. Елементарна класическа теория на проводимостта на металите: закони на Ом, Джаул – Ленц и Видеман – Франц.

Електричен ток в газове. Видове газови разряди. Понятие за плазма.

Магнитно поле във вакуум. Магнитна индукция и интензитет на магнитното поле. Закон на Био-Савар-Лаплас. Магнитно поле на безкрайно дълъг прав и на кръгов проводник. Циркулация на вектора на интензитета на магнитното поле.

Сила, действаща на ток в магнитно поле. Закон на Ампер. Контур с ток в магнитно поле. Работа при преместване в магнитно поле на проводник, по който тече ток.

Движение на електрически заредена частица в хомогенно магнитно поле. Сила на Лоренц. Ефект на Хол. Отклонение на движеща се заредена частица от електрично и магнитно поле. Масови спектрографи. Ускорители на заредени частици.

Магнитно поле във веществото. Диамагнетици, парамагнетици , феромагнетици. Орбитални магнитни и механични моменти на електроните, атомите и молекулите. Магнито – механични явления, опит на Щерн и Герлах. Спин на микрочастиците. Обяснение на магнитните свойства на материалите.

Електромагнитна индукция. Закон на Фарадей. Токове на Фуко. Самоиндукция и взаимна индукция.

Вихрово електрично поле. Ток на отместване. Уравнения на Максуел за електромагнитното поле.

Хармонично трептеливо движение – кинематични и динамични величини. Енергия на хармонично трептяща точка.

Събиране на хармонични трептения. Биене. Фигури на Лисажу.

Затихващи и принудени трептения. Резонанс.

Еластични вълни. Уравнение на линейна и сферична вълна.

Интерференция на еластичните вълни. Стощи вълни. Трептения на струна, пръчка и газови стълбове.

Звук. Физични и психофизиологични качества на звука. Ултразвук и приложението му. Ефект на Доплер за звуковите вълни.

Електромагнитен спектър. Области на електромагнитния спектър и характерни особености. Получаване на електромагнитна вълна.

Кохерентност на светлинната вълна. Интерференция на светлината. Опит на Юнг. Интерференция на светлината от пластинака с успоредни стени.

Принцип на Хюйгенс-Френел. Дифракция на светлината. Дифракционна решетка.

Поляризация на светлината. Двойно пречупване на светлината.

Нормална и аномална дисперсия на светлината. Поглъщане и разсейване на светлината.

Точност на измерванията (основни сведения от теорията на грешките).

Определяне на кинематични и динамични величини при движение на сферично тяло по наклонен улей.

Определяне на периода на елементарната клетка на кристално тяло чрез измерване на неговата плътност.

Определяне на скоростта на звука в лабораторни условия.

Опитно установяване на разпределението на термоелектроните по скорости.

Определяне на съотношението за въздух по метода на Клемант и Дезорм.

Определяне на топлинния капацитет на твърди тела.

III. Електричество и магнетизъм - 8 часа

Моделиране на електростатично поле.

Изследване на газов разряд.

Изследване на поляризационни своиства на сегнетоелектрични материали.

Изследване на зависимости и стойности на величини, характеризиращи феромагнитни материали.

IV. Трептения и вълни. Оптика. – 8 часа

Изследване на процесите на трептене на течност в U – видна тръба.

Определяне на светлинен поток и светлинен добив на светлинен източник.

Определяне интензитета на нажежаема лампа.

Определяне на зависимоста на показателя на пречупване на светлината във въздух от налягането.
Резервни лабораторни упражнения:

Определяне на инерционен момент на тяло и на дирекционен момент на нишка.

Температурен коефициент на удължение на твърдо тяло.

Изследване на фазов преход от първи род.

Определяне на показателя на пречупване на стъко с микроскоп.

Определяне на концентрацията на разтвори с рефрактометъра на Абе.

Измерване на спектралните зависимости на пропускане и поглъщане на прозрачни вещества.
* Лабораторните упражнения са с продължителност 2 учебни часа.
Литература:

1. 
   Тошев, С., И Баев, М. Маринов, Л. Бончев, Физика, София, “Наука и изкуство”, 1987.
   
2. 
   Трофимова, Т., Курс по физика, София, СУ “Климент Охридски”, 1994
   
3. 
   Савелев, И.В., Курс общей физики, том I, II и III, Москва.
   
4. 
   Йорданов, Ст.П., Физика за инженери, I и II част, Пловдив, 1999.
   
5. 
   Йорданов, Ст.П., Физика за инженери, III част, Пловдив, 2003
   
6. 
   Лазов, Л., Б. Леммел Физика 1 и 2 част. Габрово, “Алма Матер Интернационал”, 2001.
   
7. 
   Физика Практикум (за лабораторни упражнения), УИ “Басил Априлов”, Габрово, 2000.
   

Закони на топлинното излъчване на абсолютно черно тяло. Луминесценция.

Външен фотоелектричен ефект. Маса и импулс на фотоните. Налягане на светлината. Ефект на Комптон.

Линеен спектър на атома на водорода. Постулати на Бор. Опит на Франк и Херц.

Корпускулярно-вълнова природа на частиците на веществото. Хипотезата на Луи дьо Бройл. Опитни доказателства.

Вълново уравнение на Шрьодингер. Физически смисъл на вълновата функция. Принцип на неопределеността.

Движение на свободна частища. Преминаване на частица през потенциална бариера.

Движение на частица в едномерна потенциална яма. Линеен хармоничен осцилатор.

Основни принципи на квантовата механика. Оператор и видове оператори.

Водороден атом от гледна точка на квантовата механика. Квантови числа. Спин на електрона. Опит на Щерн и Герлах.

Поглъщане и излъчване на атомите. Спонтанно и принудено излъчване на атомите. Оптични квантови генератори – лазери.

Рентгенови лъчи и рентгенови спектри. Дифракция на рентгенови лъчи. Рентгенов структурен анализ.

Състав и характеристики на атомното ядро. Енергия на свързване. Ядрени сили.

Естествена и изкуствена радиоактивност. Закон на радиоактивното разпадане. Алфа и бета разпадане на ядрата. Гама излъчване на ядрата.

Видове фундаментални взаимодействия в природата.
II. Физика на твърдото тяло. - 15 часа лекции и 8 часа лабораторни упражнения.

Кристални и аморфни твърди тела. Права и обратна кристална решетка. Индекси на Милер.

Топлинни свойства на твърдото тяло. Закон на Дюлонг и Пти. Теории на Айнщайн и Дебай.

Основи на зонната теория на твърдите тела. Зонен модел на метал, диелектрик и полупроводник. Разпределение на електроните по енергетични нива, ниво на Ферми.

Основи на квантовата теория на електропроводимостта на металите. Квантова статистика. Свръхпроводимост.

Собствена и примесна проводимост на полупроводниците. Равновесна концентрация на токовите носители. Електрична проводимост.

Неравновесни токови носители в полупроводниците. Основни механизми на генерация и рекомбинация.

Вътрешен фотоелектричен ефект. Фотопроводимост на полупроводниците. Релаксация на фотопроводимостта.

Отделителна работа на електрона в метал и полупроводник. Контакт между два метала. Ефекти на Зеебек и Пелтие.

Контакт между метал и полупроводник. Омов и неомов контакт.

Контакт между два полупроводника с различен тип на проводимост: p-n – преход, хетеропреход.

Повърхностни свойства на полупроводниците. Ефект на полето.

Структура метал – диелектрик – полупроводник (МДП) и МДДП – структура.

Преносни явления в тънки метални, диелектрични и полупроводникови слоеве.

Определяне на широчината на тесни процепи и диаметъра на тънки нишки с помощта на лазер.

Градуиране на термоелектричен термометър и определяне на чувствителността му.

Определяне на отделителна работа на електрона за метали.

Снемане характеристики на фотоклетка.

Изследване зависимостта на електропроводимостта на полупроводниците от интензитета на електричното поле.

Изследване на температурната зависимост на съпротивлението на образци от метал и полупроводник.

Изследване на фотоелектричните свойства и параметрите на фоторезистор.

Изследване на спектъра на газоразрядна лампа с помощта на монохроматор УМ-2.

1.Тошев, С., И Баев, М. Маринов, Л.Бончев, Физика, София, “Наука и изкуство”, 1987.

2. Трофимова, Т., Курс по физика, София, СУ “Климент Охридски”, 1994

3. 
   Савелев, И.В., Курс общей физики, том I, II и III, Москва.
   
4. 
   Цифудин, Л., Записки на лекции по физика, Габрово, 1986.
   
5. 
   Физика Практикум (за лабораторни упражнения), УИ “Васил Априлов”, Габрово, 2000.
   

Изпитът се провежда писмено по въпроси от лекционния материал. След това при необходимост се провежда устно събеседване със студента. Крайната оценка се формира като се отчита резултата от писмено развитите въпроси, отговорите при събеседването, както и оценката на студента за цялостната му работа през семестъра върху лабораторните упражнения.

Съставили:

/доц. д-р Любомир Лазов/

/гл.ас. д-р Димитрина Демирева/

Програмата е обсъдена и приета на катедрен съвет на катедра “ФИЗИКА” с протокол N.410/10.02.2003 г.

Ръководител катедра:

/доц. д-р инж. Звездица Ненова/

Програмата е приета на Факултетен Съвет на Факултет “Електротехника и Електроника” с протокол No 2 от 18.02.2003 г.

Зам.Декан:

/доц. д-р инж. Петко Жечев/