[ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Уральский государственный педагогический университет»
Институт физики и информатики
«Утверждаю»
Ректор Б.М. Игошев
«_» 2012г.
ПРОГРАММА
государственного экзамена «ФИЗИКА»по отдельной дисциплине для направления «050200.62 – Физико-математическое образование»
Профиль «Физика»
Екатеринбург 2012 Программа государственного экзамена «Физика»
ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет»
Екатеринбург, 2012. – 22 с.
Составитель: Сабирзянов А. А., кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики и естествознания УрГПУ Программа обсуждена на заседании Ученого совета института физики и технологии УрГПУ Протокол № 10 от 25.06.2012 г.
Директор Института физики и технологии П. В. Зуев Разработчик А. А. Сабирзянов
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа государственного экзамена «Физика» составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для направления «050200.62 – Физико-математическое образование», профиль «Физика».Целью государственного экзамена является проверка теоретической и практической подготовленности выпускников к выполнению профессиональных задач, установленных ГОС ВПО.
Задачи государственного экзамена:
проверить качество усвоения выпускником курса физики в целом и понимание внутренних связей между частями курса;
определить глубину понимания и прочность усвоения основных концепций, понятий и законов физики;
выяснить способность практически применить теоретические знания к решению физических задач;
оценить умение правильно построить сообщение, использовать научную лексику и терминологию.
Программа государственного экзамена содержит основные вопросы в области физики, знание которых определяет уровень профессиональной компетентности выпускников и их подготовки к работе в качестве учителя физики средней школы.
Каждый экзаменационный билет содержит три вопроса. Первый и второй вопросы предусматривают подготовку развернутого ответа по одному из разделов физики. Члены комиссии выясняют компетентность экзаменующегося в этих разделах, степень понимания основных понятий, умение выделить главное, правильно построить свое сообщение. Третий вопрос представляет собой физическую задачу. Целью этого задания является проверка способности студента применить полученные знания на практике, продемонстрировать навыки решения физических задач.
2. ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ К ГОСУДАРСТВЕННОМУ
ЭКЗАМЕНУ
Основной этап подготовки к государственному (итоговому) экзамену проходит за месяц до экзамена. В этот период в помощь самостоятельной работе студентов проводятся обзорные лекции и консультации.Обзорные лекции проводятся по установленному заранее расписанию. Вопросы, которые будут рассматриваться на лекции, объявляются заранее, с тем, чтобы студенты до лекций повторили соответствующий материал. Выпускники должны твердо придерживаться такого порядка работы, т.к. только опережающее повторение может обеспечить активное восприятие содержания лекции.
Студенту следует приложить все усилия для того, чтобы до начала государственных экзаменов повторить все вопросы билетов.
3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО
ЭКЗАМЕНА
Экзамен начинается в 9 часов. Выпускник получает билет, задачу к нему и приступает к подготовке. Порядок подготовки ответов определяется студентом по его усмотрению. Общее время подготовки ответов на вопросы и решения задачи составляет 60 минут.Подготовленные студентами сообщения по первому и второму вопросам должны занимать по 5–10 минут каждое. Экзаменующийся должен показать не только знание и понимание материала, но и умение сделать небольшой доклад (сообщение). Члены аттестационной комиссии не прерывают студента до окончания сообщения. После ответа ему могут быть заданы дополнительные или уточняющие вопросы по содержанию изложенного материала.
Оценки за ответы студентов на государственном экзамене комиссия выставляет после обсуждения ответов всех экзаменующихся.
После этого оценки объявляются студентам.
4. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА
В соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для направления «050200 – Физико-математическое образование», профиль «Физика». Программа государственного (итогового) экзамена представлена в виде совокупности перечисленных ниже разделов.4.1. Механика Кинематика материальной точки. Система отсчета. Радиусвектор. Траектория, путь, перемещение. Скорость и ускорение. Тангенциальное и нормальное ускорения. Движение материальной точки по окружности. Векторы углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения. Связь линейных и угловых характеристик.
Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Сила, масса. Второй и третий законы Ньютона. Силы упругости, силы трения, силы тяготения (природа сил, разновидности, законы).
Динамика системы материальных точек. Силы внешние и внутренние. Импульс силы и импульс тела. Закон сохранения импульса. Соударения тел.
Законы сохранения. Работа силы и мощность. Кинетическая энергия, её связь с работой сил. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия, её связь с проекциями консервативной силы. Связь потенциальной энергии с работой консервативных сил.
Закон сохранения механической энергии. Общефизический закон сохранения энергии.
Механика твёрдого тела. Движение абсолютно твердого тела как суперпозиция поступательного и вращательного движений. Вращение относительно неподвижной оси. Момент силы. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела и её связь с работой сил.
Механика упругих тел. Механические свойства твёрдых тел.
Упругая и пластическая деформация. Виды деформаций. Механическое напряжение. Модуль Юнга и модуль сдвига. Закон Гука. Диаграмма растяжения твёрдого тела.
Движение в неинерциальных системах отсчета. Сила инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчёта. Силы инерции в равномерно вращающейся системе отсчёта. Центробежная сила и сила Кориолиса.
Элементы специальной теории относительности. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея. Классический закон сложения скоростей. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия из них: относительность понятия одновременности, длин отрезков, промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Зависимость массы от скорости движения тела в специальной теории относительности. Релятивистский импульс. Релятивистское уравнение динамики материальной точки. Взаимосвязь массы и энергии в специальной теории относительности. Релятивистское выражение для кинетической энергии тела.
Колебания и волны. Механические гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Пружинный и математический маятники. Кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического осциллятора. Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Образование волн в упругой среде.
Продольные и поперечные волны. Волновая поверхность, фазовая скорость, длина волны. Уравнение плоской бегущей волны. Уравнение сферической волны. Волновое уравнение.
Всемирное тяготение.
4.2. Молекулярная физика. Термодинамика Молекулярно-кинетическая теория вещества. Макроскопические системы. Постулаты молекулярно-кинетической теории (МКТ).
Термодинамические параметры состояния системы. Равновесные состояния и процессы.
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ для давления идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Основные газовые законы. Функция распределения молекул по модулю скорости. Распределение Максвелла и его экспериментальное подтверждение.
Средние скорости молекул. Идеальный газ в поле тяготения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле и его экспериментальное подтверждение.
Основы термодинамики. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа. Теплопередача (теплообмен) и количество теплоты. Теплоемкость. Работа в термодинамике. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к анализу изопроцессов в идеальном газе. Адиабатический процесс. Обратимые и необратимые процессы. Термодинамическая вероятность (статистический вес) макросостояния. Энтропия. Расчет изменения энтропии. Второе начало термодинамики, его статистический смысл.
Тепловые и холодильные машины, схема их устройства. Цикл Карно, теоремы Карно. Различные формулировки второго начала термодинамики.
Реальные газы и жидкости. Отклонение реальных газов от модели идеального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Сравнение изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными. Метастабильные состояния.
Критическое состояние.
Явления переноса. Средняя длина свободного пробега молекул в газе. Вакуум. Законы Фика, Ньютона, Фурье. Выражения для коэффициентов вязкости, теплопроводности и диффузии идеального газа, их физический смысл.
Элементы газодинамики. Течение жидкостей и газов. Уравнение Бернулли. Ламинарное и турбулентное течения. Формула Пуазейля.
Твёрдые тела. Строение кристаллических тел, их разновидности. Строение жидкостей. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Капиллярные явления Фазовые превращения. Диаграммы состояния.
Самоорганизующиеся системы. Самоорганизация в открытых неравновесных системах.
Электростатическое поле в вакууме. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Линии напряжённости. Принцип суперпозиции электростатических полей. Поток напряженности. Теорема Гаусса и ее применение к расчету напряженности электростатического поля некоторых симметричных тел.
Электростатическое поле при наличии проводников. Равновесное распределение зарядов в проводнике. Напряженность и потенциал электростатического поля внутри проводника и снаружи, вблизи его поверхности (связь с поверхностной плотностью заряда). Электроёмкость уединённого проводника. Конденсаторы. Электроёмкость плоского конденсатора. Энергия и объёмная плотность энергии электростатического поля.
Электростатическое поле при наличии диэлектриков. Диэлектрики, их виды. Диполь в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Возникновение связанных зарядов и их связь с поляризованностью. Напряжённость поля в диэлектрике. Электростатическая индукция (электрическое смещение) и её связь с напряженностью электрического поля.
Энергия взаимодействия зарядов и энергия электростатического поля. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда.
Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью.
Циркуляция напряженности электростатического поля. Принцип суперпозиции для потенциала. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.
Постоянный электрический ток. Условия его существования и характеристики. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Сторонние силы в электрической цепи. Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
Электропроводность твёрдых тел. Основные представления классической электронной теории электропроводности металлов.
Связь плотности тока со скоростью движения электронов. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца в рамках классической электронной теории.
Затруднения классической электронной теории.
Электрический ток в электролитах. Электролиз и электролитическая диссоциация. Законы электролиза Фарадея. Гальванические элементы и аккумуляторы.
Электрический ток в газах и в вакууме. Плазма и её свойства.
Постоянное магнитное поле в вакууме. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Линии магнитной индукции. Закон Био-СавараЛапласа. Принцип суперпозиции. Магнитное поле прямого и кольцевого проводников с токами. Теорема о циркуляции магнитной индукции (закон полного тока), её применение к расчету магнитного поля соленоида и тороида. Действие магнитного поля на движущийся заряд.
Движение заряженных частиц в магнитном поле. Действие магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие параллельных токов. Контур с током в однородном и неоднородном магнитном поле. Работа при перемещении контура с током в магнитном поле.
Магнитное поле в магнетиках. Магнетики, их виды. Намагниченность. Индукция магнитного поля в веществе. Орбитальный магнитный и механический моменты электрона в атоме. Диа- и парамагнетизм. Свойства ферромагнетиков. Природа ферромагнетизма.
Электромагнитная индукция. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Механизм возникновения ЭДС электромагнитной индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле. Вихревое электрическое поле. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида. Энергия и объёмная плотность энергии магнитного поля.
Электромагнитное поле.
Квазистационарные электрические цепи. Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре и их характеристики.
Дифференциальное уравнение гармонических электромагнитных колебаний. Энергия электромагнитных колебаний.
Электромагнитные волны. Образование электромагнитных волн (ЭМВ), их основные свойства и характеристики. Уравнения плоской бегущей ЭМВ. Объёмная плотность энергии, интенсивность ЭМВ.
Вектор Умова-Пойнтинга. Давление ЭМВ.
Свет как электромагнитная волна. Свет как электромагнитная волна. Когерентность и монохроматичность световых волн.
Геометрическая оптика. Геометрическая оптика. Законы отражения и преломления света. Полное отражение. Сферические зеркала.
Тонкие линзы.
Оптические инструменты.
Интерференция света, её условия. Оптическая длина пути, оптическая разность хода. Способы наблюдения интерференции: опыт Юнга, бипризма Френеля. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Применение интерференции света: просветление оптики.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Зонная пластинка. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дифракция рентгеновских лучей.
Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризованного света. Закон Малюса. Поляризация при отражении от диэлектрика. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Получение света, поляризованного по кругу и по эллипсу.
Дисперсия и поглощение света. Рассеяние света.
Релятивистские эффекты в оптике. Независимость скорости света от движения источника и приёмника света. Эффект Доплера для света.
Квантовые свойства излучения. Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа, СтефанаБольцмана и Вина. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка.
Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Масса, энергия, импульс фотонов. Эффект Комптона и его теория. Корпускулярно-волновая двойственность электромагнитного излучения. Опыты Резерфорда по рассеянию -частиц атомами. Ядерная модель атома и её противоречия. Спектры испускания и поглощения атомов. Теория Бора атома водорода и её противоречия.
Волновые свойства микрочастиц. Корпускулярно-волновая двойственность частиц вещества (гипотеза де Бройля) и её экспериментальное подтверждение. Волновая функция, её вероятностный смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Соотношения неопределенностей.
Физика атомов и молекул. Квантово-механическая задача для атома водорода. Энергетический спектр электрона в атоме водорода.
Квантовые числа и их физический смысл. Опыт Штерна и Герлаха.
Спиновое квантовое число. Принцип Паули. Строение электронных оболочек многоэлектронных атомов. Периодическая система элементов Менделеева. Химическая связь в молекулах. Энергетические зоны в кристалле и распределение по ним электронов. Металлы, диэлектрики, полупроводники. Донорные и акцепторные уровни. Электронный и дырочный полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников, её температурная зависимость. Внутренний фотоэффект.
Физика атомного ядра. Состав атомного ядра. Характеристики атомного ядра. Изотопы. Свойства и природа ядерных сил. Энергия связи ядер. Ядерные реакции и законы сохранения. Возможность выделения энергии при реакциях деления тяжелых и синтеза легких ядер.
Радиоактивность. Кинетический закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного вещества. Закономерности и природа и распадов и -излучения атомных ядер.
Физика элементарных частиц. Общие свойства элементарных частиц. Классификация элементарных частиц.
Фундаментальные взаимодействия. Типы фундаментальных взаимодействий. Методы регистрации элементарных частиц.
5. ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Материальная точка. Система отсчета. Радиус-вектор. Траектория, путь, перемещение. Скорость и ускорение. Тангенциальное и нормальное ускорения. Движение материальной точки по окружности. Векторы углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения. Связь линейных и угловых характеристик.2. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Сила, масса. Второй и третий законы Ньютона. Силы упругости, силы трения, силы тяготения (природа сил, разновидности, законы).
3. Механические свойства твёрдых тел. Упругая и пластическая деформация. Виды деформаций. Механическое напряжение. Модуль Юнга и модуль сдвига. Закон Гука. Диаграмма растяжения твёрдого тела.
4. Система материальных точек. Силы внешние и внутренние. Импульс силы и импульс тела. Закон сохранения импульса. Соударения тел.
5. Движение в неинерциальных системах отсчета. Сила инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчёта. Силы инерции в равномерно вращающейся системе отсчёта. Центробежная сила и сила Кориолиса.
6. Движение абсолютно твердого тела как суперпозиция поступательного и вращательного движений. Вращение относительно неподвижной оси. Момент силы. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела и её связь с работой сил.
7. Работа силы и мощность. Кинетическая энергия, её связь с работой сил. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия, её связь с проекциями консервативной силы. Связь потенциальной энергии с работой консервативных сил. Закон сохранения механической энергии. Общефизический закон сохранения энергии.
8. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея.
Классический закон сложения скоростей. Постулаты Эйнштейна.
Преобразования Лоренца. Следствия из них: относительность понятия одновременности, длин отрезков, промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей.
9. Зависимость массы от скорости движения тела в специальной теории относительности. Релятивистский импульс. Релятивистское уравнение динамики материальной точки. Взаимосвязь массы и энергии в специальной теории относительности. Релятивистское выражение для кинетической энергии тела.
10. Механические гармонические колебания и их характеристики.
Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Пружинный и математический маятники. Кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического осциллятора. Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты.
11. Образование волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Волновая поверхность, фазовая скорость, длина волны.
Уравнение плоской бегущей волны. Уравнение сферической волны. Волновое уравнение.
Молекулярная физика и термодинамика 12. Макроскопические системы. Постулаты молекулярнокинетической теории (МКТ). Термодинамические параметры состояния системы. Равновесные состояния и процессы. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ для давления идеального газа.
Уравнение состояния идеального газа. Основные газовые законы.
13. Функция распределения молекул по модулю скорости. Распределение Максвелла и его экспериментальное подтверждение. Средние скорости молекул. Идеальный газ в поле тяготения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле и его экспериментальное подтверждение.
14. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа. Теплопередача (теплообмен) и количество теплоты. Теплоемкость. Работа в термодинамике. Первое начало термодинамики.
Применение первого начала термодинамики к анализу изопроцессов в идеальном газе. Адиабатический процесс.
15. Обратимые и необратимые процессы. Термодинамическая вероятность (статистический вес) макросостояния. Энтропия. Расчет изменения энтропии. Второе начало термодинамики, его статистический смысл. Самоорганизация в открытых неравновесных системах.
16. Тепловые и холодильные машины, схема их устройства. Цикл Карно, теоремы Карно. Различные формулировки второго начала термодинамики.
17. Средняя длина свободного пробега молекул в газе. Вакуум. Явления переноса. Законы Фика, Ньютона, Фурье. Выражения для коэффициентов вязкости, теплопроводности и диффузии идеального газа, их физический смысл.
18. Течение жидкостей и газов. Уравнение Бернулли. Ламинарное и турбулентное течения. Формула Пуазейля.
19. Отклонение реальных газов от модели идеального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Сравнение изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными. Метастабильные состояния. Критическое состояние.
20. Строение кристаллических тел, их разновидности. Строение жидкостей. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Капиллярные явления Фазовые превращения. Диаграммы состояния.
21. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Линии напряжённости. Принцип суперпозиции электростатических полей. Поток напряженности.
Теорема Гаусса и ее применение к расчету напряженности электростатического поля некоторых симметричных тел.
22. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда.
Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью. Циркуляция напряженности электростатического поля.
Принцип суперпозиции для потенциала. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.
23. Диэлектрики, их виды. Диполь в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Возникновение связанных зарядов и их связь с поляризованностью. Напряжённость поля в диэлектрике. Электростатическая индукция (электрическое смещение) и её связь с напряженностью электрического поля.
24. Равновесное распределение зарядов в проводнике. Напряженность и потенциал электростатического поля внутри проводника и снаружи, вблизи его поверхности (связь с поверхностной плотностью заряда). Электроёмкость уединённого проводника. Конденсаторы.
Электроёмкость плоского конденсатора. Энергия и объёмная плотность энергии электростатического поля.
25. Постоянный электрический ток, условия его существования и характеристики. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Сторонние силы в электрической цепи. Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
26. Основные представления классической электронной теории электропроводности металлов. Связь плотности тока со скоростью движения электронов. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца в рамках классической электронной теории. Затруднения классической электронной теории. Электрический ток в газах и в вакууме.
Плазма и её свойства.
27. Электролиз и электролитическая диссоциация. Законы электролиза Фарадея. Гальванические элементы и аккумуляторы.
28. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Линии магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции.
Магнитное поле прямого и кольцевого проводников с токами.
Теорема о циркуляции магнитной индукции (закон полного тока), её применение к расчету магнитного поля соленоида и тороида.
29. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Действие магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие параллельных токов. Контур с током в однородном и неоднородном магнитном поле. Работа при перемещении контура с током в магнитном поле.
30. Магнетики, их виды. Намагниченность. Индукция магнитного поля в веществе. Орбитальный магнитный и механический моменты электрона в атоме. Диа- и парамагнетизм. Свойства ферромагнетиков. Природа ферромагнетизма.
31. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Механизм возникновения ЭДС электромагнитной индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле. Вихревое электрическое поле. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида. Энергия и объёмная плотность энергии магнитного поля.
32. Квазистационарные токи. Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических электромагнитных колебаний.
Энергия электромагнитных колебаний.
33. Электромагнитное поле. Образование электромагнитных волн (ЭМВ), их основные свойства и характеристики. Уравнения плоской бегущей ЭМВ. Объёмная плотность энергии, интенсивность ЭМВ. Вектор Умова-Пойнтинга. Давление ЭМВ.
34. Геометрическая оптика. Законы отражения и преломления света.
Полное отражение. Сферические зеркала. Тонкие линзы. Оптические инструменты.
35. Свет как электромагнитная волна. Когерентность и монохроматичность световых волн. Интерференция света, её условия. Оптическая длина пути, оптическая разность хода. Способы наблюдения интерференции: опыт Юнга, бипризма Френеля. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины.
Применение интерференции света: просветление оптики.
36. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске.
Зонная пластинка.
37. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дифракция рентгеновских лучей.
38. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризованного света. Закон Малюса. Поляризация при отражении от диэлектрика.
Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Получение света, поляризованного по кругу и по эллипсу.
39. Дисперсия света. Поглощение света. Рассеяние света. Независимость скорости света от движения источника и приёмника света.
Эффект Доплера для света.
40. Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка.
41. Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Масса, энергия, импульс фотонов. Эффект Комптона и его теория. Корпускулярно-волновая двойственность электромагнитного излучения.
42. Опыты Резерфорда по рассеянию -частиц атомами. Ядерная модель атома и её противоречия. Спектры испускания и поглощения атомов. Теория Бора атома водорода и её противоречия.
43. Корпускулярно-волновая двойственность частиц вещества (гипотеза де Бройля) и её экспериментальное подтверждение. Волновая функция, её вероятностный смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Соотношения неопределенностей.
44. Квантово-механическая задача для атома водорода. Энергетический спектр электрона в атоме водорода. Квантовые числа и их физический смысл. Опыт Штерна и Герлаха. Спиновое квантовое число. Принцип Паули. Строение электронных оболочек многоэлектронных атомов. Периодическая система элементов Менделеева. Химическая связь в молекулах.
45. Энергетические зоны в кристалле и распределение по ним электронов. Металлы, диэлектрики, полупроводники. Донорные и акцепторные уровни. Электронный и дырочный полупроводники.
Собственная и примесная проводимость полупроводников, её температурная зависимость. Внутренний фотоэффект.
46. Состав атомного ядра. Характеристики атомного ядра. Изотопы.
Свойства и природа ядерных сил. Энергия связи ядер. Ядерные реакции и законы сохранения. Возможность выделения энергии при реакциях деления тяжелых и синтеза легких ядер.
47. Радиоактивность. Кинетический закон радиоактивного распада.
Активность радиоактивного вещества. Закономерности и природа и -распадов и -излучения атомных ядер.
48. Общие свойства элементарных частиц. Классификация элементарных частиц. Типы фундаментальных взаимодействий. Методы регистрации элементарных частиц.
6. Критерии оценки ответов студентов Ответ студента на государственном экзамене оценивается на закрытом заседании Государственной аттестационной комиссии и определяется оценками «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «неудовлетворительно».
Оценка «ОТЛИЧНО» ставится, если:
- студент построил ответ логично, в полном соответствии с планом;
- обнаружил глубокое знание основных концепций физики и в полной мере раскрыл содержание всех вопросов;
- уверенно и точно ответил на дополнительные вопросы;
- продемонстрировал владение научной лексикой;
- правильно решил задачу, сумел обосновать выбранный способ решения.
Оценка «ХОРОШО» ставится, если:
- студент в основном построил ответ в соответствии с планом;
- обнаружил хорошее знание основных понятий и законов физики, достаточно полно раскрыл содержание всех вопросов;
- в целом правильно ответил на дополнительные вопросы;
- грамотно использовал научную лексику;
- в целом успешно справился с задачей или допустил в решении незначительные ошибки.
Оценка «УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО» ставится, если:
- студент недостаточно логично построил ответ;
- не полностью раскрыл содержание вопросов, хотя основные понятия изложил правильно;
- допустил неточности при ответе на дополнительные вопросы;
- недостаточно использовал научную лексику;
- допустил существенные ошибки в решении задачи.
Оценка «НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО» ставится, если:
- студент не смог правильно раскрыть содержание основных понятий и законов физики;
- проявил стремление подменить научное обоснование проблемы рассуждениями бытового плана;
- показал плохое владение научной терминологией;
- допустил в ответе ряд серьезных ошибок;
- не справился с решением задачи.
1. Иродов, И.Е. Задачи по общей физике: Учеб. пособие / И.Е.Иродов.- 5-е изд., стер. -М.: Лаб. Базовых Знаний, 2003.- 432с.
2. Иродов, И.Е. Квантовая физика. Основные законы: Учеб. пособие для вузов / И.Е.Иродов.- 2-е изд.. доп. -М.: БИНОМ. Лаб.знаний, 2004.- 256с. – 48 экз.
3. Иродов, И.Е. Физика макросистем. Основные законы / И.Е.Иродов.- 3-е изд., стер. -М.: БИНОМ: Лаб. баз. знаний, 2006.с. – 39 экз.
4. Попель, П.С. Электричество и магнетизм: учеб. пособие для самостоят. работы студентов/П.С.Попель; Урал. гос. пед. ун-т. Екатеринбург: Б.и., 2005. - 220с. – 39 экз.
5. Яворский, Б.М. Основы физики: В 2т./Б.М.Яворский, А.А.Пинский; Под ред. Ю.И.Дика. - 5 -е изд.Т.1: Механика. Молекулярная физика. Электродинамика. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.с. – 50 экз.
6. Яворский, Б.М. Основы физики: В 2т./Б.М.Яворский, А.А.Пинский; Под ред. Ю.И.Дика. - 5 -е изд. Т.2: Колебания и волны. Квантовая физика. Физика ядра и элементарных ч. -М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2003.- 550с. – 48 экз.
1. Ахманов, С.А. Физическая оптика: учеб. для вузов по спец. "Физика" / С.А.Ахманов, С.Ю.Никитин.- 2-е изд. -М.: Наука, 2004.с. – 2 экз.
2. Багдасарян, Д.А., Сабирзянов А.А. Сборник вопросов и задач по электричеству и магнетизму: Учеб. пособие. – Екатеринбург: Издво Урал. ун-та, 2007. – 294 с. – 100 экз.
3. Ивлиев, А.Д. Физика: Учеб. пособие для студентов вузов по спец.
030500 - Проф.обучение / А.Д.Ивлиев; Урал. гос. техн. Ун-т- УПИ.
-Екатеринбург: Б.и, 2005.- 617с. – 50 экз.
4. Казаков, Р.Х. Ньютоновская механика/Р.Х.Казаков. -М.: Высш.
шк., 2004.- 231с. – 5 экз.
5. Калашников, С.Г. Электричество: Учеб. пособие для физ.спец.вузов/ С.Г.Калашников.- 6-е изд., стер. -М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2004.- 624с. – 10 экз.
6. Курс физики: Учеб. для студентов вузов по направлениям "Естественно - науч. образование", "Физ.-мат. образование": В 3 кн./ Г.А.Бордовский. -М.: Высш. шк., 2004.- 423с. – 5 экз.
7. Курс физики: Учеб. для студентов вузов по направлениям "Естественно - науч. образование": В 3 кн./Г.А.Бордовский, Ю.А.Гороховатский, А.Д.Суханов. -М.: Высш. шк., 2004.- 424с. – 8. Трофимова, Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для инж.-техн. спец.
вузов / Т.И.Трофимова. - 7-е изд., стер. -М.: Высш. шк., 2003.с. – 52 экз.
9. Элементарный учебник физики: Учеб. пособие: Т.1: Механика.
Теплота. Молекулярная физика/ Под ред. Г.С.Ландсберга.–13-е изд. –М.: Физматлит,2003.- 608с. – 10 экз.
10. Элементарный учебник физики: Учеб. пособие: Т.2: Электричество. Магнетизм/ Под ред. Г.С.Ландсберга.–13-е изд. –М.: Физматлит,2003.- 480с. – 10 экз.
11. Элементарный учебник физики: Учеб. пособие: Т.3: Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика/ Под ред.
Г.С.Ландсберга.–13-е изд. –М.: Физматлит,2003.- 656с. – 10 экз.
7.3. Информационное обеспечение дисциплины Интернет-сайты:
www.en.edu.ru www.nkj.ru kvant.mccme.ru www.elkin52.narod.ru www.kvant.info ru.wikipedia.org www.potential.org.ru www.college.ru www.1september.ru nauka.relis.ru 8. Сведения о составителе программы Сабирзянов Александр Аделевич кандидат физико-математических наук доцент кафедры общей физики и естествознания УрГПУ Телефоны: 371-46-56, 8-902-261-41- государственного итогового экзамена для направления «050200.62 – Физико-математическое образование»
Подписано в печать. Формат 60 х 84/16.
Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. _.
Уч.-изд. л. _. Тираж _ экз. Заказ _.
Уральский государственный педагогический университет.
«