Фізика

У підручнику викладено основні питання курсу загальної фізики: механіки, молекулярної фізики і термодинаміки, електрики і магнетизму, оптики і спеціальної теорії відносності, фізики атомного ядра та елементарних частинок. Розглянуто також механіку суцільного середовища, будову і властивості кристалів, рідин, полімерів, рідких кристалів, біологічну дію йонізуючого випромінювання тощо. Значну увагу приділено висвітленню актуальних питань сучасної фізики та історичному розвитку фізики. Для студентів природничих факультетів класичних і педагогічних університетів. Підручник може бути використаний також студентами інженерно-технічних і технологічних спеціальностей вищих навчальних закладів.
ЗМІСТ
Передмова
Вступ
1. Предмет фізики і загальні методи наукового пізнання
2. Застосування методу моделювання у фізиці
3. Філософський огляд розвитку фізики
4. Історичний огляд розвитку фізики
5. Внесок у розвиток фізики українських учених
Частина 1. МЕХАНІКА
Розділ 1. Кінематика
1.1. Механіка. Система відліку. Матеріальна точка
1.2. Швидкість
1.3. Прискорення. Прискорення при криволінійному русі
1.4. Рух точки по колу
1.5. Одиниці фізичних величин
Контрольні запитання і завдання
Розділ 2. Динаміка матеріальної точки
2.1. Класична механіка
2.2. Перший закон Ньютона
2.3. Інерціальні системи відліку
2.4. Принцип відносності Галілея
2.5. Другий закон Ньютона
2.6. Детермінізм Лапласа
2.7. Третій закон Ньютона
2.8. Неінерціальні системи відліку
2.9. Доцентрова і відцентрова сили
2.10. Сила Коріоліса
2.11. Закон всесвітнього тяжіння
2.12. Інертна і гравітаційна маси
2.13. Визначення мас Сонця і Землі
2.14. Космічні швидкості. Освоєння космосу
2.15. Робота. Енергія
2.16. Поступальний і обертальний рухи твердого тіла
2.17. Коливання. Гармонічні коливання
2.18. Математичний та фізичний маятники
2.19. Хвильовий процес. Рівняння хвилі. Енергія хвилі
2.20. Інтерференція хвиль. Швидкість поширення хвиль
2.21. Звук. Ефект Доплера
2.22. Філософські висновки з механіки Ньютона
Контрольні запитання і завдання
Розділ 3. Основи механіки суцільного середовища
3.1. Основні рівняння гідростатики
3.2. Гідродинаміка ідеальної рідини
3.3. Гідродинаміка в’язкої рідини
Контрольні запитання і завдання
Частина 2. МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА
Розділ 4. Основи молекулярно-кінетичної теорії газів
4.1. Молекулярно-кінетична теорія і статистичний метод у молекулярній фізиці
4.2. Агрегатні стани речовини
4.3. Діаграма стану речовини
4.4. Ідеальний газ. Закони ідеального газу
4.5. Основне рівняння кінетичної теорії газів
4.6. Внутрішня енергія і теплоємність ідеального газу
4.7. Розподіл молекул газу за швидкостями. Закон Максвелла
4.8. Експериментальна перевірка закону розподілу Максвелла
4.9. Реальний газ. Рівняння стану реального газу
Контрольні запитання і завдання
Розділ 5. Явища переносу
5.1. Кількість зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул. Ефективний діаметр молекули
5.2. Броунівський рух. Визначення числа Авогадро
5.3. Дифузія газів
5.4. Нестаціонарна дифузія
5.5. Стаціонарна дифузія. Коефіцієнт дифузії газів
5.6. В’язкість газів (внутрішнє тертя)
5.7. Коефіцієнт в’язкості газів
5.8. Теплопровідність газів
5.9. Нестаціонарна теплопровідність
5.10. Стаціонарна теплопровідність. Коефіцієнт теплопровідності
5.11. Співвідношення між коефіцієнтами переносу
Контрольні запитання і завдання
Розділ 6. Будова і властивості речовини в конденсованому стані
6.1. Будова і властивості кристалів
6.1.1. Елементи теорії пружності
6.1.2. Сила тертя
6.2. Будова і властивості рідин
6.2.1. Рідини. Поверхневий шар рідини
6.2.2. Питома поверхнева енергія (поверхневий натяг)
6.2.3. Явище змочування
6.2.4. Формула Лапласа
6.3. Будова і властивості полімерів
6.4. Структура і властивості рідких кристалів
Контрольні запитання і завдання
Розділ 7. Основи термодинаміки
7.1. Параметри термодинамічної системи. Стан системи. Процес
7.2. Робота термодинамічної системи
7.3. Енергія, робота і теплота
7.4. Перший принцип термодинаміки
7.5. Адіабатичний процес. Рівняння адіабати
7.6. Енергетизм і причини його виникнення
7.7. Другий принцип термодинаміки
7.8. Цикл Карно
7.9. Ентропія
7.10. Статистичний зміст другого принципу термодинаміки
7.11. Філософські висновки з другого принципу термодинаміки
7.12. Третій принцип термодинаміки. Від’ємні температури
Контрольні запитання і завдання
Частина 3. ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ
Розділ 8. Електрика
8.1. Розвиток уявлень про електрику
8.2. Закон Кулона
8.3. Електростатичне поле
8.4. Розподіл електричних зарядів у просторі
8.5. Вектор електричної індукції. Теорема Остроградського — Гаусса
8.6. Робота в електростатичному полі
8.7. Електроємність
8.8. Енергія електростатичного поля. Густина енергії
8.9. Постійний електричний струм. Закони постійного струму
8.10. Електропровідність електролітів. Закони Фарадея
8.11. Атомна структура електрики. Досліди Йоффе, Міллікена
Контрольні запитання і завдання
Розділ 9. Магнетизм. Магнітне поле електричного струму
9.1. Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищами
9.2. Природа магнетизму. Досліди Ейхенвальда
9.3. Магнітне поле постійного електричного струму. Закон Біо — Савара — Лапласа
9.4. Дія магнітного поля на струм. Взаємодія струмів. Закон Ампера
9.5. Магнітне поле Землі
9.6. Рух зарядженої частинки в магнітному та електричному полях. Сила Лоренца
9.7. Магнітні властивості речовини. Діамагнетики, парамагнетики, феромагнетики
9.8. Електромагнітна індукція
9.9. Основний закон електромагнітної індукції. Самоіндукція
9.10. Енергія магнітного і електромагнітного полів
9.11. Взаємозв’язок електричного і магнітного полів
Контрольні запитання і завдання
Частина 4. ОПТИКА. СПЕЦІАЛЬНА ТЕОРІЯ ВІДНОСНОСТІ
Розділ 10. Електромагнітна теорія світла
10.1. Розвиток уявлень про природу світла
10.2. Електромагнітна теорія світла
10.3. Тиск світла. Дослід Лебедєва
10.4. Філософські висновки з електромагнітної теорії Максвелла
Контрольні запитання і завдання
Розділ 11. Основи фотометрії. Основні закони геометричної оптики
11.1. Основні поняття фотометрії
11.2. Поширення світла. Відбивання та заломлення світла
11.3. Принцип Ферма
Контрольні запитання і завдання
Розділ 12. Хвильові властивості світла
12.1. Дисперсія світла
12.2. Інтерференція світла
12.3. Методи спостереження інтерференції світла
12.4. Дифракція світла
12.5. Дифракція Френеля
12.6. Дифракція Фраунгофера
12.7. Поляризація світла. Методи одержання поляризованого світла
Контрольні запитання і завдання
Розділ 13. Корпускулярні властивості світла
13.1. Теплове випромінювання тіл. Закон Кірхгофа
13.2. Закони випромінювання абсолютно чорного тіла
13.3. “Ультрафіолетова катастрофа”
13.4. Гіпотеза Планка. Формула Планка
13.5. Зовнішній фотоефект. Закони Столєтова. Закон Ейнштейна
13.6. Досліди Йоффе і Добронравова
13.7. Ефект Комптона
13.8. Експериментальне дослідження світлових квантових флуктуацій візуальним методом
13.9. Двоїста корпускулярно-хвильова природа світла
Контрольні запитання і завдання
Розділ 14. Швидкість поширення світла. Основи спеціальної теорії відносності
14.1. Експериментальне визначення швидкості світла
14.2. Фазова й групова швидкості світла
14.3. Дослід Майкельсона
14.4. Висновки з досліду Майкельсона
14.5. Перетворення Лоренца
14.6. Висновки з перетворень Лоренца
14.7. Основні положення спеціальної теорії відносності
14.8. Динаміка спеціальної теорії відносності
14.9. Закон взаємозв’язку маси і енергії
14.10. Філософський аналіз взаємозв’язку маси і енергії
14.11. Фізика простору і часу. Принцип еквівалентності
14.12. Філософське значення теорії відносності
14.13. Ефект Доплера для світлових хвиль
14.14. Червоне зміщення в спектрах галактик
14.15. Сучасні уявлення про розвиток Всесвіту
Контрольні запитання і завдання
Частина 5. АТОМНА ФІЗИКА
Розділ 15. Будова атома
15.1. Розвиток вчення про будову речовини
15.2. Досліди Резерфорда. Ядерна будова атомів
15.3. Лінійчасті спектри
15.4. Постулати Бора
15.5. Квантування енергії водневоподібних йонів
15.6. Досліди Франка і Герца
15.7. Основні положення теорії Бора — Зоммерфельда
15.8. Розподіл електронів в атомі по енергетичних рівнях
15.9. Періодична система елементів Д.І. Менделєєва
15.10. Методологічне значення періодичного закону Д.І. Менделєєва
15.11. Рентгенівське випромінювання
15.12. Ефекти Зеємана і Штарка
15.13. Оптичні квантові генератори (лазери)
Контрольні запитання і завдання
Розділ 16. Хвильові властивості речовини
16.1. Хвильові властивості частинок. Формула де Бройля
16.2. Експериментальне підтвердження хвильових властивостей речовини
16.3. Рівняння Шредінгера
16.4. Проникнення мікрочастинок крізь енергетичний бар’єр
16.5. Співвідношення невизначеностей
16.6. Причинність у мікросвіті
Контрольні запитання і завдання
Частина 6. ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК
Розділ 17. Фізика атомного ядра
17.1. Розвиток фізики атомного ядра
17.2. Методи спостереження і реєстрації заряджених частинок
17.3. Прискорювачі заряджених частинок
17.4. Загальні властивості атомного ядра
17.5. Енергія зв’язку атомних ядер
17.6. Штучне перетворення атомних ядер. Відкриття нейтрона
17.7. Моделі ядра атома
17.8. Природна радіоактивність
17.9. б-Розпад
17.10. Відкриття позитрона. Штучна радіоактивність
17.11. в-Розпад
17.12. Взаємоперетворення г-фотонів і електронно-позитронних пар
17.13. Ядерні реакції поділу
17.14. Ядерні реактори
17.15. Реакції термоядерного синтезу
17.16. Біологічна дія йонізуючого випромінювання
17.17. Корпускулярно-хвильовий дуалізм речовини
Контрольні запитання і завдання
Розділ 18. Фізика елементарних частинок
18.1. Космічне випромінювання і відкриття елементарних частинок
18.2. Основні властивості елементарних частинок
18.3. Види взаємодії
18.4. Класифікація елементарних частинок
18.5. Резонанси
18.6. Античастинки, антиречовина
18.7. Взаємоперетворення елементарних частинок — основа сучасної атомістики
18.8. Деякі проблеми розвитку фізики елементарних частинок
18.9. Порушення принципу дзеркальної симетрії. Незбереження комбінованої парності
18.10. Підстави створення і основні положення єдиної теорії слабкої і електромагнітної взаємодій
18.11. Основні положення сучасної теорії сильної взаємодії
18.12. Сучасні проблеми об’єднання різних видів взаємодії
18.13. Фізична картина світу і її роль у розвитку фізики
Контрольні запитання і завдання
Висновки
Додаток
1. Час. Таблиця масштабів часу
2. Шкала відстаней. Таблиця масштабів відстаней
3. Температурні шкали
4. Основні похідні та невизначені інтеграли
5. Грецький і латинський алфавіти
6. Римські цифри
7. Співвідношення між одиницями вимірювання
Список рекомендованої літератури
Предметний покажчик
Про автора