Fizyka : repertorium [!] dla studentów 1 roku studiów inŝynierskich / Stanisław Andrzej RóŜański. Piła, Spis treści

Transkrypt

1 Fizyka : repertorium [!] dla studentów 1 roku studiów inŝynierskich / Stanisław Andrzej RóŜański. Piła, 2011 Spis treści 1. WPROWADZENIE Komputery w fizyce Modelowanie KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO Wektor przemieszczenia Klasyfikacja ruchów Ruch jednostajny, prostoliniowy Przyspieszenie Ruch jednostajnie zmienny, prostoliniowy Ruch jednostajny po okręgu Rzuty w polu grawitacyjnym Swobodne spadanie ciał Rzut pionowy w górę Rzut pionowy w dół Rzut poziomy Rzut ukośny DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO Zasady dynamiki Newtona Zasada dynamiki Newtona (zasada bezwładności) II zasada dynamiki Newtona Uogólnienie II zasady dynamiki Newtona III zasada dynamiki Newtona Środek masy Ruch środka masy Pęd układu punktów materialnych Siły zachowawcze i niezachowawcze Siła bezwładności Siła dośrodkowa Siła tarcia DYNAMIKA BRYŁY SZTYWNEJ Moment siły Energia kinetyczna w ruchu obrotowym Twierdzenie Steinera Moment pędu a moment siły Bąk symetryczny. Zjawisko precesji Warunki równowagi ciał sztywnych POLE GRAWITACYJNE Prawa Keplera Prawo powszechnego ciąŝenia Newtona NatęŜenie pola grawitacyjnego Masa a cięŝar ciała. Gęstość a cięŝar właściwy ciała Paca i moc Praca w polu grawitacyjnym Energia potencjalna 67

2 5.8. Potencjał pola grawitacyjnego Pierwsza prędkość kosmiczna Druga prędkość kosmiczna ZDERZENIE KUL JAKO MODEL ZDERZENIA CZĄSTECZEK Rodzaje zderzeń Zderzenie czołowe kul Zderzenie skośne kul Zderzenie niespręŝyste kul STATYKA I DYNAMIKA PŁYNÓW Ciśnienie i parcie hydrostatyczne Prawo Pascala Prawo Archimedesa Rodzaje przepływów cieczy Równanie ciągłości Równanie Bernoulliego Wzór Torricellego Barometr Torricellego Manometr otwarty Elementy kinetycznej teorii cieczy Siły międzycząsteczkowe Napięcie powierzchniowe Włoskowatość DRGANIA Ruch harmoniczny Siły w ruchu harmonicznym Wahadło spręŝynowe Wahadło matematyczne Wahadło stoŝkowe Wahadło torsyjne Wahadło fizyczne Energia w ruchu harmonicznym Składanie ruchów harmonicznych. Krzywe Lissajous Oscylator harmoniczny tłumiony Drgania wymuszone - rezonans Oscylator harmoniczny tłumiony z siłą wymuszającą Elektryczny obwód drgający FALE MECHANICZNE Opis fali sinusoidalnej Zasada super pozycji fal Właściwości spręŝyste ciał stałych Prędkość fali mechanicznej Moc i natęŝenie w ruchu falowym Interferencja fal mechanicznych Fenomenologiczny opis interferencji Fale stojące Fala stojąca jako wynik interferencji dwóch fal biegnących Prędkość dźwięku Elementy akustyki Zjawiska towarzyszące dźwiękom 122

3 Energia fali dźwiękowej Poziom natęŝenia i głośność dźwięku Metody wyznaczania prędkości dźwięku Zjawisko Dopplera Zjawisko Dopplera w ruchu gwiazd PODSTAWOWE POJĘCIA TERMODYNAMIKI Zerowa zasada termodynamiki Rozszerzalność cieplna ciał stałych Pomiar temperatury Skale temperatur Ilość ciepła i ciepło właściwe Przewodnictwo cieplne Ciepło i praca Pierwsza zasada termodynamiki Gaz doskonały Podstawowy wzór kinetycznej teorii gazów Równanie stanu gazu doskonałego Równanie Clapeyrona Związek między energią kinetyczną i temperaturą bezwzględną Przemiany gazowe Przemiana izotermiczna Przemiana izobaryczna Przemiana izochoryczna Przemiana adiabatyczna Ciepło właściwe gazu doskonałego Zasada ekwipartycji energii Równanie van der Waalsa Średnia droga swobodna cząsteczek gazu Rozkład Maxwella prędkości cząsteczek Druga zasada termodynamiki Entropia a prawdopodobieństwo stanu układu Odwracalny cykl Carnota ELEKTROSTATYKA Prawo Coulomba Elektryzowanie ciał Zasada zachowania ładunku NatęŜenie pola elektrostatycznego Zasada superpozycji pól Wektor indukcji pola elektrostatycznego Strumień wektora indukcji Prawo Gaussa dla pola elektrostatycznego RównowaŜność prawa Gaussa i prawa Coulomba Przewodnik naelektryzowany Praca w polu elektrostatycznym Praca w polu elektrostatycznym jednorodnym Praca w centralnym polu elektrostatycznym Energia potencjalna cząstki naładowanej Potencjał pola elektrostatycznego Wzór ogólny na pracę w polu elektrostatycznym Powierzchnia ekwipotencjalna Związek między natęŝeniem pola i róŝnicą potencjałów 179

4 Dipol w polu elektrostatycznym Rozkład ładunku na powierzchni przewodnika Przewodnik w jednorodnym polu elektrostatycznym Pojemność elektryczna ciała przewodzącego Pojemność kondensatora płaskiego Łączenie kondensatorów Łączenie szeregowe kondensatorów Łączenie równoległe kondensatorów Energia naładowanego kondensatora Dielektryk w polu elektrostatycznym Polaryzacja dielektryczna PRĄD ELEKTRYCZNY STAŁY Pierwsze i drugie prawo Kirchhoffa Moc prądu stałego Napięcie jako róŝnica potencjałów Prawo Ohma Charakterystyka prądowo-napięciowa Ŝarówki Charakterystyka prądowo-napięciowa termistora ZaleŜność oporu elektrycznego od długości i pola przekroju poprzecznego przewodnika Mikroskopowy opis prądu Siła elektromotoryczna źródła energii elektrycznej Prawo Ohma dla całego obwodu Łączenie szeregowe i równoległe oporników Łączenie szeregowe oporników Łączenie równoległe oporników Łączenie źródeł sił elektromotorycznych Łączenie szeregowe baterii Łączenie równoległe baterii Łączenie mieszane baterii Prawa elektrolizy Faradaya Pierwsze prawo elektrolizy Faradaya Drugie prawo elektrolizy Faradaya MAGNETYZM Magnesy trwałe Siła Lorentza Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem Prawo Gaussa dla pola magnetycznego Prawo Ampere'a Wyznaczanie pola magnetycznego wokół przewodników z prądem Przewodnik z prądem w polu magnetycznym Oddziaływanie przewodników z prądem Prawo Biota-Savarta Moment magnetyczny Właściwości magnetyczne substancji Ruch cząstki naładowanej w polu elektromagnetycznym Cyklotron Spektrograf masowy Spektrograf Dempstera Spektrograf Bainbridge'a Efekt Halla 229

5 14. POLE ELEKTROMAGNETYCZNE Przyczyny powstania prądu indukcyjnego Siła elektromotoryczna indukcji Prądnica prądu przemiennego Moc prądu przemiennego Indukcja własna i wzajemna Transformator Obwód prądu przemiennego z oporem i samoindukcją Włączenie i wyłączenie prądu w obwodzie RL i RC Energia pola magnetycznego Moc w obwodzie prądu przemiennego RÓWNANIA MAXWELLA Pierwsze równanie Maxwella Drugie równanie Maxwella Trzecie równanie Maxwella Czwarte równanie Maxwella Wektor Poyntinga Równanie falowe OPTYKA GEOMETRYCZNA Odbicie i załamanie światła Zasada Fermata dla odbicia światła Zasada Fermata dla załamania światła Kąt graniczny załamania światła Całkowite wewnętrzne odbicie światła Proste przyrządy optyczne Pryzmat Zjawisko dyspersji i refrakcji światła Zwierciadła Soczewki Tworzenie obrazów przez soczewkę skupiającą i rozpraszającą Tworzenie obrazów pozornych przez soczewkę skupiającą Mikroskop OPTYKA FALOWA Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera Dyfrakcja Fraunhofera na pojedynczej szczelinie NatęŜenie światła w doświadczeniu Younga Siatka dyfrakcyjna Polaryzacja światła Typy polaryzacji światła Otrzymywanie światła spolaryzowanego Polaryzacja przez odbicie światła Polaryzacja przez załamanie światła Polaryzacja przez rozproszenie światła Polaryzacja przez selektywną absorpcję Prawo Malusa Polaryzacja przez podwójne załamanie światła ZaleŜność odbicia od stanu polaryzacji światła Widmo promieniowania elektromagnetycznego Fenomenologiczne pojęcie spójności światła 284

6 18. FOTOMETRIA Strumień światła NatęŜenie oświetlenia ELEMENTY RELATYWISTYKI Metody pomiaru prędkości światła Metoda Roemera Aberracja astronomiczna - metoda Bradleya Metoda Fizeau Metoda Foucaulta Metoda Michelsona Prędkość światła w ośrodku - doświadczenie Foucaulta Transformacja Galileusza Wnioski wynikające z transformacji Galileusza Transformacja Lorentza Wnioski wynikające z transformacji Lorentza Zdarzenia jednoczesne, wcześniejsze i późniejsze Zdarzenia jednoczesne Zdarzenia wcześniejsze i późniejsze Relatywistyczne prawo składania prędkości ELEMENTY DYNAMIKI RELATYWISTYCZNEJ Pęd i masa relatywistyczna Energia całkowita RównowaŜność masy i energii Związek między pędem i energią Zasada równowaŝności Einsteina OPTYKA RELATYWISTYCZNA Doświadczenie Michelsona i Morleya Doświadczenie Sagnaca i Michelsona-Gale'a Rotacja Terrella NatęŜenie światła Odbicie światła od ruchomego zwierciadła Zmiana długości fali przy odbiciu światła od ruchomego zwierciadła Prędkość światła w ruchomym ośrodku Zjawisko Dopplera Światło w silnym polu grawitacyjnym DUALIZM KORPUSKULARNO-FALOWY Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne NiemoŜliwość wystąpienia fotoefektu dla swobodnego elektronu Zjawisko Comptona Dualizm korpuskularno-falowy Fale materii de Broglie'a Zasada nieoznaczoności Heisenberga BUDOWA ATOMU Promieniowanie atomów Model Bohra atomu wodoru Wyjaśnienie widma atomu wodoru 339

7 23.4. Widma rentgenowskie pierwiastków Promieniowanie cieplne Prawo Kirchhoffa dla promieniowana Prawo Stefana - Boltzmanna Prawo przesunięć Wiena ELEMENTY FIZYKI JĄDROWEJ Wewnętrzna struktura atomu Doświadczenie Rutherforda Promieniowanie ciał promieniotwórczych Trzy rodzaje promieniowania Prawo zaniku promieniotwórczego Czas połowicznego zaniku T 1/ Aktywność promieniotwórcza Przemiany promieniotwórcze. Prawo przesunięć Energia wiązania. Niedobór masy Rodziny promieniotwórcze Izotopy promieniotwórcze Zastosowanie izotopów promieniotwórczych Reaktor jądrowy Detektory promieniowania jonizującego Metody śladowe badania cząstek elementarnych Cząstki elementarne ELEMENTY MECHANIKI KWANTOWEJ Równanie Schrodingera Interpretacja funkcji Ψ Liczby kwantowe Orbitalny moment pędu Orbitalny magnetyczny moment elektronu Spin WSTĘP DO FIZYKI LASERÓW Zasada działania lasera Emisja spontaniczna Emisja wymuszona. Warunek akcji laserowej Rodzaje laserów Lasery stałe Lasery gazowe Lasery barwnikowe Lasery półprzewodnikowe KRYSZTAŁY Wiązania krystaliczne Kryształy molekularne i gazów szlachetnych Kryształy jonowe Kryształy kowalencyjne Kryształy metaliczne Kryształy o wiązaniach wodorowych Kryształy - struktura i symetria Elementy symetrii kryształów Współrzędne węzłów w komórce elementarnej 387

8 Wskaźniki Millera prostej i płaszczyzny sieciowej Sieć odwrotna Dyfrakcja promieni Roentgena na kryształach Prawo Bragga Doświadczalne metody badania struktury kryształów Metoda Lauego Metoda obracanego kryształu Metoda proszkowa Debye'a-Scherrera METALE, IZOLATORY I PÓŁPRZEWODNIKI Tworzenie pasm energetycznych Klasyfikacja ciał stałych ze względu na teorię pasmową Metale Przewodnictwo elektryczne metali Przewodnictwo cieplne metali Właściwości optyczne metali Półprzewodniki Przewodnictwo półprzewodników Półprzewodniki niesamoistne Przyrządy półprzewodnikowe Dioda Tranzystor złączowy NADPRZEWODNIKI LITERATURA SKOROWIDZ 413 oprac. BPK