Предмет физики. Физика как фундаментальная естественнонаучная дисциплина. Роль физики в развитии техники и современных технологий. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория, компьютерное моделирование. Физические понятия, величины и модели. Законы физики. Единицы физических величин и их размерности. Место физики в системе общеинженерной подготовки. Структура и задачи курса физики.
Предмет механики. Границы применимости классической механики. Области применимости квантовой и релятивистской механики.
1.1 Кинематика.Предмет кинематики. Понятие материальной точки. Система отсчета. Способы кинематического описания движения: векторный, координатный и естественный. Кинематические характеристики движения. Векторы скорости и ускорения. Классификация движения материальной точки по виду траектории и характеру движения. Компоненты ускорения при криволинейном движении. Виды движения абсолютно твердого тела – поступательное и вращательное. Степени свободы. Кинематика поступательного и вращательного движений тела. Угловые скорость и ускорение. Связь между векторами линейных и угловых кинематических величин. Введение в кинематику сложного движения.
1.2 Динамика поступательного движения. Предмет динамики. Основные понятия, величины и законы классической динамики. Инерциальные системы отсчета. Масса тела. Взаимодействие тел. Основное уравнение динамики поступательного движения. Движение тела с изменяющейся массой. Реактивная сила.
Механические системы. Внутренние и внешние силы. Замкнутая механическая система. Закон сохранения импульса. Центр масс механической системы. Уравнение движения центра масс. Классическая модель движения свободной двухатомной молекулы с деформируемой химической связью (поступательное, вращательное и колебательное движения).
Преобразования Галилея. Абсолютные, относительные и переносные скорости и ускорения. Классический закон сложения скоростей. Принцип относительности в классической механике. Инварианты. Движение тел относительно неинерциальных систем отсчета. Силы инерции при поступательном и вращательном переносном движении. Сила Кориолиса. Принцип действия центрифуги.
1.3 Динамика вращательного движения.Момент силы. Момент импульса материальной точки и системы материальных точек. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса. Момент инерции материальной точки и системы материальных точек. Осевой момент инерции тела. Основное уравнение динамики вращательного движения. Теорема Штейнера. Момент импульса вращающегося тела. Момент пары сил. Свободные оси вращения. Гироскоп.
1.4 Работа и энергия. Силовые взаимодействия и поля. Работа силы. Мощность. Работа внешней силы при поступательном перемещении и вращении твердого тела. Кинетическая энергия поступательного и вращательного движений. Теорема об изменении кинетической энергии.
Силовые поля. Консервативные силы. Потенциальные поля. Потенциальная энергия. Связь между силой и потенциальной энергией. Связь между работой и потенциальной энергией. Закон сохранения механической энергии. Общефизический закон сохранения энергии. Законы сохранения импульса, момента импульса и энергии как следствия свойств пространства и времени. Движение тела в центральном силовом поле. Силы упругости. Упругие деформации. Закон Гука. Модуль Юнга и модуль сдвига. Работа сил упругости. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Гравитационное поле. Закон всемирного тяготения. Работа сил центрального гравитационного поля. Потенциальная энергия тела в гравитационном поле. Потенциал и напряженность центрального гравитационного поля. Принцип суперпозиции при расчете характеристик гравитационного поля. Гравитационное поле Земли. Движение тел в гравитационном поле Земли. Сила земного тяготения, сила тяжести и соотношение между ними. Вес тела. Невесомость.
Диссипативные силы. Силы трения. Трение покоя, скольжения и качения. Вязкое трение. Сила Стокса. Движение тела при наличии сил сопротивления.
1.5. Колебательное движение. Колебания осцилляторов с одной степенью свободы. Свободные колебания (незатухающие и затухающие). Энергия осциллятора. Дифференциальные уравнения колебаний маятников (осцилляторов) и их решение. Коэффициент затухания колебаний. Логарифмический декремент затухания и время релаксации. Добротность. Сложение гармонических колебаний. Уравнение вынужденных колебаний осциллятора. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс. Самовозбуждающиеся, параметрические и нелинейные колебания. Параметрический резонанс. Ангармонические колебания двухатомной молекулы (с учетом вращательного движения).
1.6. Введение в механику сплошной среды. Основные понятия и физические характеристики среды. Потоки массы, импульса и энергии. Принцип отвердевания. Сжимаемость среды. Гидродинамика невязкой несжимаемой среды. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Гидродинамика вязкой несжимаемой среды. Закон Ньютона для вязкости. Число Рёйнольдса. Формула Пуазейля.
1.7. Упругие волны. Волновые процессы. Распространение колебаний в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Основные характеристики волн: фазовая скорость, частота, волновое число, длина волны, фаза, фронт волны. Уравнения плоской и сферической волн. Волновое уравнение. Энергия и плотность энергии волны. Поток и плотность потока энергии волны. Вектор Умова. Суперпозиция волн. Дисперсия волн. Волновой пакет. Групповая скорость. Формула Рэлея. Отражение, интерференция и дифракция волн. Акустические волны. Источники и приемники акустических волн. Звуковые волны и их характеристики. Применения ультразвука. Эффект Доплера. Ударные волны.
1.8. Введение в релятивистскую механику. Ограниченность принципа относительности классической механики. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца и их следствия: относительность длин и промежутков времени. Собственная система отсчета и собственное время. Пространственно-временной интервал между двумя событиями и его инвариантность. Принцип причинности в специальной теории относительности. Релятивистский закон сложения скоростей. Релятивистские выражения для массы, импульса, кинетической энергии и полной энергии свободной частицы. Связь между массой и энергией. Энергия покоя. Связь между энергией и импульсом релятивистской частицы. Движение частицы с нулевой массой покоя.
1.9. Элементы квантовой механики. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Длина волны де Бройля. Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля. Дифракция электронов. Принцип неопределенности Гейзенберга. Принцип соответствия. Волновая функция микрочастицы и ее физический смысл. Уравнение Шрёдингера для стационарных состояний квантовых частиц. Собственные значения энергии и собственные волновые функции частицы. Решение уравнения Шрёдингера для свободной квантовой частицы и частицы в одномерной потенциальной яме. Квантование энергии частицы. Туннельный эффект. Линейный гармонический квантовый осциллятор. Нулевые колебания. Принцип неразличимости одинаковых квантовых частиц (принцип тождественности). Спин квантовой частицы. Свойства волновых функций частиц с полуцелым и целым значениями спина. Фермионы и бозоны.
Предмет молекулярной физики. Молекулярно-кинетический и термодинамический методы исследования состояния макроскопических систем.
2.1. Основы термодинамики. Термодинамические системы. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы. Основной постулат термодинамики. Внутренняя энергия термодинамической системы как функция ее состояния. Работа и теплота. Первое Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Политропы. Применение первого начала термодинамики к исследованию изопроцессов идеального газа. Работа при изменении объема идеального газа в изопроцессах.
2.2. Обратимые и необратимые термодинамические процессы. Круговые процессы (циклы). Тепловые двигатели и насосы, холодильные установки. Термический коэффициент полезного действия теплового двигателя. Обратимый цикл Карно. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энтропия идеального газа. Закон возрастания энтропии. Третье начало термодинамики (теорема Нернста). Термодинамические функции равновесного состояния системы: химический потенциал, энтальпия, свободная энергия, потенциал Гиббса. Основы молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул. Степени свободы движения молекул газа. Закон равномерного распределения кинетической энергии молекул по степеням свободы. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа. Сравнение выводов классической теории теплоемкостей газов с экспериментом. Ограниченность классической молекулярно-кинетической теории теплоемкости многоатомных газов. Объяснение зависимости теплоемкости многоатомных газов от температуры на основе квантовых представлений.
2.3. Основы статистической физики. Микро- и макросостояния. Статистический вес. Статистический смысл энтропии. Скорости теплового движения молекул. Распределение молекул по скоростям и энергиям теплового движения (распределение Максвелла). Средняя и средняя квадратичная скорости молекул. Барометрическая формула. Распределение частиц во внешнем силовом поле (распределение Больцмана). Классическое статистическое распределение Максвелла - Больцмана. Квантовые статистические распределения микрочастиц Ферми - Дирака и Бозе - Эйнштейна.
2.4. Межмолекулярное взаимодействие и явления переноса. Учет сил межмолекулярного взаимодействия в газах. Эффективный газокинетический диаметр молекулы. Сечение рассеяния молекул. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Понятие о вакууме. Явления переноса в термодинамических неравновесных системах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения. Молекулярно- кинетическая теория явлений переноса в газах. Особенности явлений переноса в жидкостях и твердых телах.
2.5. Реальные газы, жидкости и твердые тела. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия и энтропия газа Ван-дер- Ваальса. Эффект Джоуля - Томсона. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Равновесие фаз «жидкость - газ». Агрегатные состояния и фазы веществ. Критическое состояние. Фазовые равновесия и переходы. Правило фаз Гиббса. Фазовые переходы I и II рода. Фазовые диаграммы. Тройная точка. Свойства вещества в окрестности фазовых переходов. Фазовая диаграмма жидкого гелия. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса. Сжижение газов. Свойства и молекулярное строение жидкостей. Поверхностное натяжение на границе жидкость - газ. Явление смачивания. Закон Лапласа. Капиллярные явления. Твердые тела. Моно- и поликристаллы. Дефекты в кристаллах. Классическая теория теплоемкости твердых тел. Понятие о квантовых моделях теплоемкости Эйнштейна и Дебая. Аморфное состояние веществ. Полимеры. Структурные формы и виды теплового движения полимерных молекул. Аморфность и кристалличность полимеров. Физические состояния и релаксационные переходы полимеров.
Предмет электричества и магнетизма. Электростатика и электродинамика
3.1. Электростатика. Электростатическое поле в вакууме. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Дискретность электрического заряда. Взаимодействие заряженных частиц. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Расчет напряженности электростатических полей по принципу суперпозиции. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса для электростатического поля. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженности электростатических полей. Работа по перемещению заряженной частицы в электростатическом поле. Потенциальность электростатического поля. Электрическое напряжение. Разность потенциалов. Потенциал. Эквипотенциальные поверхности. Расчет электрических потенциалов по принципу суперпозиции. Потенциальная энергия взаимодействия точечных зарядов. Теорема Ирншоу. Движение заряженных частиц в электростатических полях. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля. Связь между напряженностью и потенциалом. Электрический диполь. Электрическое поле диполя. Диполь во внешнем электростатическом поле.
3.2 Электростатическое поле в веществе. Дипольные моменты молекул. Поляризация диэлектриков во внешнем электростатическом поле. Поляризационные связанные заряды. Напряженность электрического поля внутри поляризованного диэлектрика. Вектор поляризованности. Диэлектрическая восприимчивость. Связь между вектором поляризованности и плотностью поляризационных зарядов. Типы диэлектриков. Механизмы поляризации полярных и неполярных диэлектриков. Поляризуемость молекулы. Поляризация ионных кристаллов. Условия для напряженности поля на границе двух однородных изотропных диэлектриков. Вектор электрического смещения. Диэлектрическая проницаемость среды. Теорема Гаусса для электростатического поля в веществе. Поляризация кристаллических диэлектриков в отсутствие электрического поля. Пироэлектрики. Пьезоэлектрики. Сегнетоэлектрики. Электро- стрикция. Электростатическое поле в проводниках. Распределение заряда в заряженном проводнике. Напряженность и потенциал электростатического поля внутри и вблизи поверхности заряженного проводника. Проводники во внешнем электрическом поле. Явление электростатической индукции. Экранирование внешнего электрического поля.
3.3. Электрическая емкость проводников и конденсаторов. Энергия электрического поля. Электрическая емкость проводников. Конденсаторы. Электрическая емкость конденсаторов. Виды соединения конденсаторов. Энергия заряженных проводника и конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии.
3.4. Постоянный электрический ток. Электрический ток проводимости и конвекционный ток. Постоянный электрический ток проводимости, его характеристики и условия существования. Электродвижущая сила.
Ток проводимости в металлах. Основы классической электронной теории электропроводности металлов. Подвижность носителей тока. Удельная проводимость проводника. Закон Ома. Закон Джоуля - Ленца. Сопротивление проводников. Расчет разветвленных электрических цепей. Связь между электропроводностью и теплопроводностью металлов. Закон Видемана − Франца. Ограниченность классической теории электропроводности и теплопроводности металлов. Электрический ток в электролитах. Электропроводность электролитов. Электрический ток в газах. Ионизация молекул газов. Электропроводность газов. Газовые разряды. Газоразрядная плазма. Электронная эмиссия. Работа выхода электрона из металла. Электрический ток в вакууме. Вольтамперная характеристика вакуумного диода. Формулы Богуславского - Ленгмюра и Ричардсона - Дешмена.
3.5. Магнитное поле в вакууме. Магнитное взаимодействие токов. Магнитостатическое поле. Магнитная индукция и напряженность магнитного поля. Силовые линии магнитного поля. Сила Ампера. Закон Био - Савара - Лапласа. Расчет характеристик магнитных полей с помощью принципа суперпозиции. Магнитное поле прямолинейного проводника. Сила взаимодействия прямолинейных проводников с током. Определение единицы силы тока в СИ. Магнитное поле кругового проводника с током. Магнитный момент контура с током. Элементарный контур (магнитный диполь). Магнитный момент диполя. Магнитное поле движущейся заряженной частицы. Магнетизм как релятивистский эффект. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля. Магнитные поля соленоида и тороида. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Ускорители заряженных частиц. Магнетрон. Масс-спектрометрия. Контур с током в магнитном поле. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля.
3.6. Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты электронов и атомов. Намагничивание веществ. Основы классической теории намагничивания. Ларморовская прецессия электронных орбит атомов и молекул в магнитном поле. Молекулярные и поверхностные токи магнетика. Вектор намагниченности. Магнитная восприимчивость. Магнитная индукция и напряженность магнитного поля внутри магнетика. Магнитная проницаемость среды. Теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля. Условия для характеристик поля на границе двух магнетиков. Типы магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Соотношение между проявлениями диа- и парамагнитных свойств вещества. Ферромагнетики. Температура Кюри. Квантовая природа ферромагнетизма. Механизм намагничивания ферромагнетика. Магнитный гистерезис. Гиромагнитные явления. Магнитострикция. Применение ферромагнетиков. Магнитные цепи. Эффект Холла.
3.7. Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля. Явление электромагнитной индукции. Электродвижущая сила индукции. Правило Ленца. Основной закон электромагнитной индукции (закон Фарадея - Ленца). Явление самоиндукции. Индуктивность. Токи в электрической цепи при подключении источника тока и его отключении. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность. Магнитная энергия контура с током. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии. Вихревые токи. Скин-эффект.
3.8. Электромагнитные колебания. Переменный электрический ток. Электрический колебательный контур. Собственные электромагнитные колебания. Электромагнитные колебания в идеальном колебательном контуре. Взаимные превращения электрической и магнитной энергии в контуре. Затухающие электромагнитные колебания. Логарифмический декремент затухания. Добротность контура. Вынужденные электромагнитные колебания в колебательных контурах. Сдвиг фаз между током и напряжением. Резонанс напряжений. Закон Ома для цепи переменного тока.
3.9. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Открытый колебательный контур. Вибратор Герца. Излучение электромагнитных волн. Излучение Черенкова - Вавилова. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Взаимосвязь между электрическим и магнитным полями. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла дляэлектромагнитного поля. Волновые уравнения. Уравнения плоской и сферической электромагнитных волн. Основные свойства электромагнитных волн. Фазовая скорость. Энергия электромагнитной волны. Вектор Пойнтинга. Шкала электромагнитных волн.
Предмет оптики. Оптика геометрическая, волновая и квантовая
4.1. Элементы фотометрии и геометрической оптики. Энергетические фотометрические величины: поток энергии излучения, сила света, энергетическая светимость, энергетическая яркость, энергетическая освещенность. Световые фотометрические величины: световой поток, светимость, яркость, освещенность. Закон прямолинейного распространения света. Световые лучи. Принцип Ферма. Законы отражения и преломления света. Абсолютный и относительный показатели преломления света. Полное внутреннее отражение. Линзы.
4.2. Интерференция и дифракция световых волн. Электромагнитная природа света. Фазовая скорость световой волны в вакууме и веществе. Световой вектор. Интенсивность света. Монохроматичность и когерентность световых волн. Интерференция света. Способы получения когерентных световых волн. Интерференционная картина от двух когерентных источников света. Оптическая длина пути. Оптическая разность хода интерферирующих волн. Интерференция света в тонких пленках. Просветление оптических приборов. Кольца Ньютона. Интерферометры. Дифракция света. Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера на щели и дифракционной решетке. Дифракционные спектры. Угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки и спектральных оптических приборов. Дифракция рентгеновского излучения на пространственной кристаллической решетке. Условие Брэгга - Вульфа. Понятие о рентгеноструктурном и рентгенофазовом анализе кристаллических твердых тел. Понятие о голографии.
4.3. Взаимодействие световых волн с веществом. Возбуждение вторичных электромагнитных волн при прохождении света через вещество. Поглощение света. Закон Бугера - Ламберта. Резонансное поглощение света. Особенности взаимодействия электромагнитных волн с металлами. Плазменные колебания. Рассеяние света. Сечение рассеяния электромагнитной волны. Закон Рэлея. Комбинационное рассеяние света. Дисперсия света. Групповая скорость света. Нормальная и аномальная дисперсии. Дисперсионный спектр. Основы классической электронной теории дисперсии света. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Формулы Френеля. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Дихроизм поглощения. Поляризационные призмы и поляроиды. Анализ поляризованного света. Закон Малюса. Искусственная оптическая анизотропия. Эффекты фотоупругости, Керра и Коттона - Мутона. Оптически активные вещества. Вращение плоскости поляризации света. Явление Фарадея.
4.4. Квантовая природа электромагнитного излучения. Тепловое излучение. Характеристики равновесного теплового излучения. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана - Больцмана. Оптическая пирометрия. Спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела. Законы Вина. Формула Рэлея-Джинса. Гипотеза Планка о квантовом характере излучения. Формула Планка. Фотоны. Энергия фотона. Фотоэлектрический эффект. Закономерности внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Вакуумные фотоэлементы. Масса и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.
Физика атомов и молекул. Строение и свойства твердых тел, жидких кристаллов и ядер.
5.1. Строение атома водорода. Излучение электромагнитной энергии атомами. Возбуждение излучения и его разложение в спектр. Экспериментальные закономерности линейчатого спектра водорода. Спектральные серии. Несовместимость закономерностей излучения с классическими представлениями. Опыты Резерфорда по рассеянию сс-частиц. Ядерная модель атома. Строение атома водорода. Теория Бора для атома водорода и одноэлектронных ионов. Квантование энергии электрона в атоме. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Ограниченность теории Бора. Квантовомеханическое описание атома водорода. Решение уравнения Шрёдингера для электрона в атоме водорода. Собственные значения энергии и собственные волновые функции электрона в атоме. Квантовые числа. Пространственное распределение электронной плотности в атоме для различных квантовых состояний. Электронные орбитали. Кратность вырождения квантовых состояний атома водорода.
5.2. Распределение электронов в атомах. Поглощение и излучение электромагнитной энергии атомами. Спектры излучения щелочных металлов. Дублетная структура спектров щелочных металлов. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Собственный магнитный момент электрона. Полный момент импульса электрона в атоме. Спин-орбитальное взаимодействие. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по энергетическим состояниям. Электронные конфигурации. Последовательность заполнения электронных оболочек атомов. Правило Хунда. Периодическая система элементов.
Структура энергетических уровней электронов в сложных атомах. Поглощение и спонтанное излучение электромагнитной энергии атомами. Атомные спектры. Мультиплетность энергетических уровней и оптических спектров излучения. Правила отбора. Рентгеновское излучение. Спектры тормозного и характеристического рентгеновского излучения атомов. Рентгеновский спектральный микроанализ. Изучение электронной структуры атомов методами оптической и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Взаимодействие атома с электромагнитным полем. Эффект Зеемана. Эффект Пашена-Бака. Эффект Штарка. Понятие о магнитных резонансах. Вынужденное излучение электромагнитной энергии. Инверсия населенностей. Оптические квантовые генераторы.
5.3. Элементы физики молекул. Строение молекул. Молекула водорода. Обменное взаимодействие. Физическая природа химической связи. Ионная и ковалентная связи. Энергетические состояния молекулы. Вращательное и колебательное движения двухатомных и многоатомных молекул. Вращательно-колебательные молекулярные спектры. Люминесценция.
5.4. Строение кристаллов и тепловые свойства твердых тел. Строение кристаллов. Акустические и оптические колебания атомов кристаллической решетки. Фононы. Теплоемкость кристаллов при высоких и низких температурах. Фононная теория решеточной теплоемкости с применением статистики Бозе - Эйнштейна.
5.5. Элементы квантовой теории свободных электронов в кристалле. Носители тока в металлах. Вырожденный электронный газ в металле. Применение статистики Ферми - Дирака для описания распределения электронов проводимости металла по энергиям. Энергия Фёрми. Влияние температуры на распределение электронов проводимости в металле. Электропроводность металлов. Электронная теплоемкость.
5.6.Элементы зонной теории кристаллов. Движение электронов в периодическом поле кристалла. Расщепление энергетических уровней атомов и образование энергетических зон кристалла. Плотность электронных состояний. Заполнение зон. Металлы. Диэлектрики. Полупроводники. Динамика электронов в кристаллической решетке полупроводника. Эффективная масса. Собственные полупроводники. Примесные полупроводники. Уровни Ферми в собственном и примесном полупроводниках. Электронная и дырочная проводимости полупроводников. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. Равновесные и неравновесные носители тока в полупроводниках. 5.7. Контактные явления. Переходы и контакты. Контакт двух металлов. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления. Контакт металла и полупроводника и его выпрямляющее действие. Электронно-дырочный переход. Вольтамперная характеристика р-n-перехода. Транзистор.
5.8. Сверхпроводимость. Явление сверхпроводимости. Критическая температура. Эффект Мейснера. Критическое магнитное поле. Сверхпроводники первого и второго рода. Квантовая природа сверхпроводимости. Куперовские пары. Туннелирование электронов через диэлектрический слой. Эффекты Джозефсона. Высокотемпературная сверхпроводимость.
5.9. Жидкие кристаллы. Типы жидкокристаллических структур: нематики, смектики, холестерики. Фазовые переходы в жидких кристаллах. Анизотропия физических свойств жидких кристаллов. Поведение жидких кристаллов в электрическом и магнитном полях. Применение жидких кристаллов.
5.10. Основы физики атомного ядра. Строение атомных ядер и их основные характеристики. Энергия связи ядра. Ядерные силы. Магические числа нуклонов. Модели атомного ядра. Ядерные реакции и их энергетический выход. Квантовые характеристики ядер. Законы сохранения в ядерных процессах. Радиоактивный распад. Основные виды распада. Радиоактивные ряды. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность радионуклида. Деление атомных ядер. Термоядерные реакции. Ядерная энергия.
5.11. Элементы физики элементарных частиц. Элементарные частицы и их основные характеристики. Частицы и античастицы. Стабильные частицы и резонансы. Фундаментальные взаимодействия. Переносчики фундаментальных взаимодействий. Основные классы элементарных частиц. Пептоны. Основные характеристики и свойства лептонов. Адроны: мезоны и барионы. Квантовые числа адронов. Кварковая модель строения адронов. Кварки и их характеристики.
