Курс теоретической физики. Том 1. Теория электромагнитного поля. Теория относительности. Статистическая физика. Электромагнитные процессы в веществе

Автор::
Издательство : 
Наука
Формат: 
djv
Размер: 
10,5 мб
Год : 
1969
Язык: 
Русский
Страниц: 
911
Раздел:

Книга предназначена для первоначального ознакомления с теоретической физикой. Поэтому те вопросы, которые требуют использования громоздкого или специального математического аппарата, в курс не были включены.Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов физико-технических вузов и факультетов.

Теория электромагнитного поля
Общая теория электромагнитного поля
Задачи теоретической физики.
Нахождение векторного поля по его дифференциальным характеристикам.
Заряды и частицы.
Поле неподвижных зарядов.
Уравнение непрерывности.
Электромагнитное поле зарядов, движущихся с постоянной скоростью.
Электромагнитное поле движущихся зарядов. Общий случай.
Система уравнений Максвелла—Лоренца.
Ток смещения.
Потенциалы электромагнитного ноля.
Калибровочная инвариантность потенциалов.
Закон сохранения энергии в электромагнитном поле.
Закон сохранения импульса в электромагнитном поле.
Электростатическое поле
Электростатическое поле.
Электростатическое поле системы точечных зарядов.
Квадрупольный момент.
Работа и энергия во внешнем электростатическом поле.
Энергия взаимодействия системы зарядов и энергия электростатического поля.
Квазистационарное магнитное поле
Поле системы зарядов, совершающих медленное квазистационарное движение.
Поле одиночного заряда, совершающего медленное равномерное движение.
Поле системы зарядов, совершающих квазистационарное движение на больших расстояниях от системы.
Магнитный момент.
Электромагнитное поле произвольно движущихся зарядов
Электромагнитное поле системы произвольно движущихся зарядов.
Общее решение уравнения Даламбера в виде запаздывающих потенциалов.
Поле произвольно движущегося точечного заряда.
Теория излучения
Потенциалы электромагнитного поля вдали от излучения в дипольном приближении.
Электромагнитное поле дипольного излучения вдали от излучателя.
Дипольное излучение простейших систем.
Реакция излучения.
Ширина излучаемых линий.
Влияние магнитного и электрического полей на излучение (эффекты Зеемана и Штарка). Квадрупольное и магнитное дипольное излучение.
Общий случай. излучения — спектральное разложение, волновая и квазистатическая зона, учет собственного запаздывания.
Электромагнитное поле в вакууме и рассеяние электромагнитных волн
Распределение электромагнитных волн вдали от излучателя.
Поляризация плоской волны.
Интерференция и образование волновых пакетов.
Рассеяние электромагнитных волн свободным и связанным зарядами.
Поглощение излучения.
Каноническая форма уравнении поля.
Движение частиц в электромагнитных полях
Движение заряженных частиц в постоянных электрическом и магнитном полях.
Движение заряженных частиц в медленно изменяющихся магнитных полях.
Функции Лагранжа и функция Гамильтона частицы, движущейся в электромагнитном поле.
Движение и излучение системы из двух заряженных частиц.
Рассеяние частиц и излучение при рассеянии.
Теория относительности
Общие принципы теории относительности
Возникновение и значение теории относительности.
Преобразования Галилея.
Попытки определения абсолютной скорости.
Постулаты теории относительности Эйнштейна.
Преобразования Лоренца.
Следствия из преобразований Лоренца. Пространственные и временные промежутки.
Закон сложения скоростей Эйнштейна и преобразование углов.
Одновременность, близко- и дальнодействие.
Абсолютные величины в теории относительности. Интервал и собственное время.
Инвариантность физических законов относительно преобразований Лоренца. Четырехмерная формулировка теории относительности.
Четырехмерные векторы и тензоры. Четырехмерные скорость к ускорение.
Механика теории относительности
Уравнения динамики материальной точки.
Импульс, энергия и масса в релятивистской механике.
Уравнения Лагранжа; функции Лагранжа и Гамильтона.
Механика системы частиц в теории относительности.
Закон сохранения энергии — импульса в ядерной физике.
Теории столкновений релятивистских частиц. Эффект Комптона.
Электродинамика теории относительности
Инвариантность заряда, четырехмерный ток и уравнение непрерывности.
Релятивистски-инвариантная формулировка уравнений для потенциалов.
Поле движущегося заряда.
Тензор электромагнитного поля и уравнения Максвелла.
Допплер-эффект; эффект Мессбауэра: наблюдение за быстро движущимися телами; преобразование углов, интенсивности, сечения.
Сила Лоренца; функции Лагранжа и Гамильтона, частицы, движущейся в электромагнитном поле.
Движение частиц в постоянных электрическом и магнитном полях.
Система слабо взаимодействующих заряженных частиц.
Излучение движущегося заряда.
Статистическая физика
Основные понятия теории вероятностей
Задачи статистической физики. Необходимые сведения из классической квантовой механики.
Необходимые сведения из теории вероятностей.
Средние значения и флуктуации.
Нормальное распределение и моменты.
Коррелятивная функция.
Кинетическая теория газов
Простейшая статистическая система — идеальный газ.
Распределение Максвелла.
Столкновения молекул со стенкой сосуда. Давление. Связь параметра α с абсолютной температурой.
Свойства распределения Максвелла.
Вычисление характерных величин.
Столкновения молекул между собой.
Длина свободного пробега.
Статистическое распределение
Квазинезависимые системы.
Статистическое распределение.
Вероятность состояний системы.
Распределение Гиббса.
Статистическая температура.
Свойства распределения Гиббса и статистическое равновесие.
Переход к классической статистике.
Одноатомный газ как целое.
Статистическая и феноменологическая термодинамика
Внутренняя энергия макроскопической системы. Первое и второе начала термодинамики.
Работа и давление.
Изменение энергии системы в общей случае квазистатического процесса.
Энтропия и основное термодинамическое равенство.
Закон возрастания энтропии.
Основное термодинамическое неравенство.
Максимальная работа процессов. Невозможность построения вечного Двигателя второго рода и феноменологическое определение энтропии.
Максимальная работа некруговых процессов и термодинамические потенциалы.
Свойства термодинамических потенциалов.
Некоторые термодинамические соотношения.
Приемы преобразования термодинамических величин.
Определение термодинамических величин методами статистической физики.
Определение термодинамических величин из опытных данных.
Дросселирование.
Третье начало термодинамики.
Статистический характер второго начала термодинамики.
Идеальные газы
Функция распределения для идеальных газов.
Распределение Максвелла—Больцмана и распределение Больцмана в однородном поле сил.
Вычисление теплоемкости двухатомных молекул с помощью классической статистики и закон равномерного распределения по степеням свободы.
Термодинамические функции системы, могущей находиться в двух квантовых состояниях.
Двухатомные молекулы.
Термодинамические функции двухатомных газов.
Колебательная функция состояний и вклад колебаний в энергию и теплоемкость.
Вращательная функция состояний и вклад вращения в термодинамические функции.
Многоатомные молекулы.
Системы взаимодействующих частиц
Взаимодействие между молекулами в неидеальных газах.
Уравнение состояния неидеального газа.
Метод коррелятивных функций и его применение к теория плотных газов и жидкостей.
Уравнение состояния и энергии системы.
Кристаллы
Строение кристаллов и тепловое движение.
Длинные волны в трехмерном кристалле.
Функция состояний кристалла.
Термодинамические функции кристалла.
Сравнение теории с экспериментом.
Теория флуктуаций
Малые флуктуации в макроскопических системах.
Броуновское движение.
Флуктуации термодинамических величин в однородной системе.
Влияние флуктуаций на чувствительность измерительных приборов.
Системы с переменным числом частиц
Большое каноническое распределение Гиббса.
Основное термодинамическое равенство и вычисление парциальных потенциалов.
Условия равновесия фаз.
Уравнение кривой фазового равновесия.
Теория фазовых переходов.
Кривые фазового равновесия.
Поверхностное натяжение и поверхностное давление.
Адсорбция газов.
Химические равновесия в газовой фазе.
Закон действующих масс.
Тепловая диссоциация атомов.
Статистические распределения в квантовой статистике и некоторые их приложения
Последовательный учет тождественности элементарных частиц.
Другой метод вывода статистического распределения.
Квантовые распределения для идеального газа.
Излучение черного тела.
Классическая теория черного излучения.
Формула Планка.
Статистика фотонного газа.
Свойства жидкого гелия.
Статистическая теория жидкого гелия.
Электронный газ в металле при абсолютном нуле.
Электронный газ при низких температурах.
Электромагнитные процессы в веществе
Электромагнитные поля в веществе
Вывод основных уравнений поля.
Поляризация среды в электрическом поле.
Средняя плотность тока и средняя плотность заряда в среде.
Система уравнений для электромагнитного поля в среде.
Система граничных условий.
Пределы применимости системы уравнений связи.
Закон сохранения энергии.
Электростатика
Электростатическое поле.
Решение задач электростатики.
Методы изображений и отражений.
Энергия системы проводников.
Диэлектрики и проводники во внешнем электростатическом поле.
Термодинамические потенциалы диэлектрика и диэлектрическая восприимчивость.
Постоянный электрическим ток
Закон Ома.
Линейный проводник с постоянным током.
Постоянный ток в проводящей среде.
Магнитное ноле постоянных токов Закон Био—Савара.
Намагничение магнетиков и магнитный момент.
Парамагнитная восприимчивость.
Ферромагнетизм — спонтанное намагничение и гистерезис.
Сверхпроводимость.
Квазистационарные электромагнитные поля
Условия квазистационарности.
Закон индукции в движущихся проводниках и средах.
Уравнении Максвелла для квазистационарных нолей в интегральной форме и их интегрирование для случая линейных проводников.
Энергия магнитного поля системы квазистационарных токов.
Коэффициенты самоиндукции и взаимной индукции для нелинейных проводников.
Уравнения Лагранжа для системы квазистационарных токов.
Обобщенные пондеромоторные силы в системе с подвижными контурами.
Флуктуации в проводниках и формула Найквиста.
Скин-эффект.
Электромагнитные волны в однородной изотропной среде.
Поля высокой частоты
Дисперсионные соотношения.
Электромагнитное поле в среде с пространственной и временной дисперсией.
Дисперсия света.
Геометрическая оптика.
Дифракция.
Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела сред.
Волноводы.
Прохождение быстрых частиц через вещество.
Вещество в состоянии плазмы
Общая характеристика плазмы.
Равновесная плазма.
Плазма в стационарном электромагнитном поле.
Магнитная изоляция и пинч-эффект.
Магнитное поле в движущейся плазме.
Магнитогидродинамические волны.
Плазма в высокочастотном электрическом поле.
Приложения
Векторная алгебра.
Интеграл Фурье.
Дельта-функция и ее свойства.
Вычисление некоторых интегралов.
Формула Стирлинга.