1 Ф И З И К А– основа техники 4 Про меня Лекции, практики – Гончар Игорь Иванович 1979 - 1984 Омский госуниверситет (классический) 1984 – ОмИИТ – ОмГАПС - ОмГУПС 1992-1993 – Институт Гана-Майтнер (Берлин) 2001-2002 – Австралийский национальный университет (Канберра) 7 Организация нашей совместной работы на всех занятиях ■ Телефоны должны быть выключены. … 5 мин … Выйти с занятия можно, но назад зайти уже нельзя ■ Разрешается использовать только литературный русский язык … 5 мин … ■ Не разрешается говорить параллельно со мной … 5 мин .. ■ нельзя опаздывать больше, чем на две минуты. Я прихожу на две минуты позже и закрываю дверь, после этого в двери не стучите до звонка 10 Трудности при изучении физики 1. Студенты разного уровня подготовки в одной аудитории 2. Сразу нужна высшая математика: операции с векторами, дифференцирование, интегрирование 3. Уровень материала опережает уровень абстрактного мышления российских студентов (17 лет – рано) 4. Трёхбалльная система оценок 5. Отсутствие мотивации к учёбе у многих присутствующих – а ведь 6 часов ежедневно! Может, лучше заняться чем-нибудь другим, если эта учёба не в радость? 12 Виды занятий: 1. Лекции – буклет 2. Практики – буклет 3. Лабораторные работы – методички в библиотеке 4. Компьютерные тесты – компьютер 5. Коллоквиумы Лекции ■ читаются близко к буклету, НЕ по какой-нибудь книге, поэтому может быть их полезно записывать. Как? … ■ посещать очень желательно (росписные листочки) ■ можно делать что угодно (например, читать посторонние книжки, вязать, рисовать, спать, музыку слушать) ■ нельзя производить какой-либо шум, отвлекающий публику (нельзя разговаривать между собой, храпеть, громко стучать спицами и т.п.) 14 Лекции ■ рекомендуется задавать мне вопросы и исправлять мои ошибки, если вы их заметили ■ перед каждой лекцией желательно прочитывать материал по буклету – тогда будет больше понятно ■ рекомендуется читать не только лекции, но и учебники (см. буклет) 17 Практики ■ ОДЗ – один раздел буклета: теория и задачи ■ перед каждой практикой читать материал по буклету и пытаться решать задачи: вопросы, вопросы… ■ раз в неделю на практике – экспресс-контроль – плановый балл 10 ■ 1 – 0.5 раз в неделю – компьютерный тест по вопросам ННЗ из буклета, плановый балл примерно 10 ■ примерно раз в месяц – коллоквиум по вопросам ННЗ из буклета, плановый балл 20, 25, 30 - максимум 20 23 Рейтинг R X pr X lab X c 10* N pr 10* Nlab 20 25 30 *100% ■ В конце семестра – экзамен ■ Если у вас R=60% и более, вам задаётся несколько простых вопросов из ННЗ – и «удовлетворительно» есть ■ Если у вас R<60%, вам задаются вопросы из ННЗ, пока не станет R=60% – и «удовлетворительно» есть ■ Если у вас R>74%, вы можете хотеть «хорошо» или если у вас R>89% - «отлично». Тут – специальные вопросы и задачи (3) Если рейтинг ниже 40% будут серьёзные проблемы! Чтобы не было проблем, надо 1) Обязательно ходить на все практики и лабораторные занятия 2) На занятиях вести себя активно, пытаясь задавать вопросы и отвечать на них 26 29 Отрицательные баллы – ставятся в разумных количествах за попытку меня обмануть Основные понятия и законы физики Л.1 Вещество и излучение Вещество - такой вид материи, который состоит из частиц, имеющих ненулевую массу покоя m m0 1 v / c 2 2 (1.01) Примеры: макроскопические тела, молекулы, атомы, ядра, нейтроны, протоны, электроны 32 35 Вещество – классическое описание z r r (t ) Радиус-вектор частицы v(t ) Скорость частицы a (t ) Ускорение частицы y ma F1 F2 ... FN (1.02) x N ma Fi (1.03) i 1 Второй закон Ньютона – основной закон динамики частицы Вещество – классическое описание часто не годится для микроскопических частиц => квантовая физика ( x, t ) ( x, t ) i W p ( x ) ( x, t ) 2 t 2m x 2 ( x, t ) 2 Уравнение Шрёдингера – (1.06) вместо 2-го закона Ньютона Амплитуда вероятности – вместо радиус-вектора ( x, t ) | ( x, t ) | 2 (1.07) Плотность вероятности – вместо траектории, по которой частица движется с течением времени d ( x, t ) ( x, t )dx (1.08) 38 Определение плотности вероятности Смысл: с каждой частицей вещества связан волновой вероятностный процесс Излучение - такой вид материи, который состоит из частиц, имеющих нулевую массу покоя Главным образом – электромагнитное излучение (ЭМИ), частицы - фотоны Примеры: ... 41 44 Электромагнитное излучение – электромагнитное поле. Классическое описание Dds dV q S (1.11) V Bds 0 (1.12) S Уравнения Максвелла в интегральной форме ЭИ D МИ B B l Edl S t ds (1.13) D l Hdl S t ds S jds (1.14) E НЭП H НМП Излучение – классическое описание – электромагнитные волны – частное решение уравнений Максвелла E Em cos kx t 0 (1.17) B Bm cos kx t 0 (1.18) 48 Уравнения плоской монохроматическо й ЭМВ, бегущей в положительном направлении оси х 51 Излучение – квантовое описание – уравнения очень сложные Смысл: излучение состоит из безмассовых частиц – фотонов, с которыми связан волновой вероятностный процесс Излучение и вещество в квантовой физике: энергия, импульс, момент импульса, вероятность и волновые свойства W (1.21) 2 (1.22) p k (1.23) k 2 p (1.25) 2 (1.24) Связь корпускулярных и волновых свойств. И для частиц вещества, и для частиц излучения Де бройлевская длина волны, часто используют для частиц вещества 54 57 Связь энергии и импульса разная для частиц излучения и частиц вещества 2 p W 2m0 W pc W c (1.29) (1.30) m0c 2 p Медленные (нерелятивистские) частицы вещества Фотоны 2 (1.31) Любые частицы Принцип соответствия: из последней формулы получаются две предыдущих 60 Связь этой лекции с вопросами ННЗ - буклет 1.7. Кинетическая энергия системы частиц. 1.11. Фотоны и их свойства 3.14. Волны де Бройля. Квантование как образование стоячих волн. 3.15. Амплитуда вероятности и плотность вероятности. Примеры решения простеньких задач: Де-бройлевская длина волны для табуретки, … 63 65 Prince Louis-Victor de Broglie (1892-1987, Nobel Prize 1929) 67 Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) Nobel Prize 1918 70 Оптический и инфракрасный телескопы. Маунт-Кеа, Гавайские острова 72 HERA – Hadron Elektron Ring Anlage PETRA – Positron Electron Tandem Ring Accelerator DESY – Deutsches Elektronen-Synchrotron