В каждой части
рассмотрены примеры решения типовых контрольных
заданий и предложены задания для самостоятельного
решения. <...> Закон Кулона
Все тела способны электризоваться, то есть приобретать электрический заряд. <...> Для его формулировки
пользуются понятием точечного заряда. <...> Измеряя с помощью крутильных весов силу взаимодействия
между двумя заряженными телами, имеющими различные по величине заряды и расположенные на различном расстоянии друг
3
от друга, Кулон установил, что сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов пропорциональна величине каждого
из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния
между ними. <...> Закон Кулона можно записать в векторном виде:
, <...> Взаимодействие двух точечных зарядов одного знака
Поскольку сила, действующая на второй заряд, равна по величине и противоположна по направлению первой, для нее будет
справедливо соотношение: <...> В системе единиц
СГСЭ (абсолютная электростатическая система единиц) k = 1
и закон Кулона определяет единицу заряда. <...> Теперь в рационализованной
форме закон Кулона для модуля силы в системе СИ записывается
следующим образом:
. <...> Напряженность поля
Согласно современным представлениям, все взаимодействия
передаются с помощью особого материального посредника, называемого полем. <...> Будем считать, что
каждый заряд создает вокруг себя электрическое поле, то есть
так изменяет свойства окружающего себя пространства, что любой другой электрический заряд (назовем его пробным зарядом)
оказывается под действием некоторой силы. <...> Следовательно, чтобы установить наличие в некоторой точке пространства электрического поля, достаточно поместить в эту точку пробный заряд и
установить наличие действующей на него силы. <...> О величине поля
можно судить по величине силы, действующей на пробный заряд. <...> Определение наличия электрического поля
В соответствии с законом Кулона мы определим, что на
пробный заряд будет действовать сила
. <...> (1.5)
Однако из формулы <...>
Электричество._Оптика__учебное_пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
М. Н. Преображенский
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ОПТИКА
Учебное пособие
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов, обучающихся по направлениям Биология,
Химия, Экология и природопользование
Ярославль
ЯрГУ
2013
1
Стр.1
УДК 537:535(075.8)
ББК В33я73+В34я73
П72
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2013 года
Рецензенты:
Бачурин В. И., доктор физико-математических наук, профессор;
кафедра физики ЯГТУ
П72
Преображенский, Михаил Николаевич.
Электричество. Оптика : учебное пособие
/ М. Н. Преображенский ; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова.
– Ярославль : ЯрГУ, 2013. – 140 с.
ISBN 978-5-8397-0952-2
В учебное пособие вошли три раздела общего курса
физики. Данные разделы рассмотрены в соответствии
с примерной программой курса общей физики для не
физических факультетов университетов. В каждой части
рассмотрены примеры решения типовых контрольных
заданий и предложены задания для самостоятельного
решения.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям
020400.62 Биология, 020100.62 Химия,
022000.62 Экология и природопользование (дисциплина
«Физика», цикл Б2), очной формы обучения.
УДК 537:535(075.8)
ББК В33я73+В34я73
ISBN 978-5-8397-0952-2
2
© ЯрГУ, 2013
Стр.2
Оглавление
Часть 1. Электричество..................................................................3
Глава 1. Электрическое поле в вакууме...........................................3
1.1. Электрический заряд. Закон Кулона.........................................3
1.2. Электрическое поле. Напряженность поля..............................5
1.3. Поток вектора напряженности электрического поля,
электростатическая теорема Гаусса..........................................8
1.4. Потенциал электрического поля.............................................12
Глава 2. Диэлектрики и проводники в электрическом поле........16
2.1. Диполь. Диэлектрики в электрическом поле.........................16
2.2. Проводники в электрическом поле. Электрический ток......21
2.3. Электродвижущая сила (э.д.с.). Закон Ома............................23
2.4. Последовательное и параллельное соединение
проводников..............................................................................26
2.5. Правила Кирхгофа....................................................................27
2.6. Работа и мощность постоянного тока.....................................29
2.7. Земное электричество...............................................................30
Глава 3. Магнитное поле в вакууме...............................................32
3.1. Взаимодействие магнитов и токов..........................................32
3.2. Магнитное поле движущегося заряда. Закон Био-СавараЛапласа......................................................................................34
3.3
.Сила Лоренца. Закон Ампера..................................................38
Глава 4. Явление электромагнитной индукции Фарадея.
Уравнения Максвелла..............................................................40
4.1. Явление электромагнитной индукции Фарадея....................40
4.2. Вихревое электрическое поле. Вихревые токи......................42
4.3. Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны................44
Глава 5. Магнитные свойства вещества........................................47
5.1. Напряженность магнитного поля............................................47
5.2. Диамагнетики............................................................................48
5.3. Парамагнетики..........................................................................48
5.4. Ферромагнетики ......................................................................49
Контрольные задания......................................................................52
138
Стр.138
Часть 2. Колебания и волны...........................................................60
Глава 1. Колебательное движение. Свободные, затухающие,
вынужденные колебания.........................................................60
Глава 2. Упругие волны..................................................................63
2.1. Продольные и поперечные волны. Характеристики
волны..........................................................................................63
2.2. Уравнение упругой волны.......................................................65
Контрольные задания......................................................................66
Часть 3. Оптика..............................................................................71
Глава 1. Предварительные сведения..............................................71
Глава 2. Геометрическая (лучевая) оптика...................................72
2.1. Принцип Ферма........................................................................72
2.2. Законы отражения и преломления света................................73
2.3. Явление полного внутреннего отражения.............................75
2.4. Линзы. Ход лучей и построение изображений. Формула
линзы..........................................................................................77
2.5. Устройство и ход лучей в микроскопе...................................79
Глава 3. Волновая оптика................................................................81
3.1. Принцип Гюйгенса...................................................................81
3.2. Интерференция света...............................................................82
3.3. Дифракция света на круглом отверстии. Зоны Френеля......88
3.4. Дифракция Фраунгофера от щели..........................................90
3.5. Дифракционная решетка..........................................................91
3.6. Дисперсия света. Поглощение света.......................................93
3.7. Поляризация света....................................................................96
Глава 4. Квантовая оптика............................................................105
4.1. Тепловое излучение................................................................105
4.2. Формулы Рэлея – Джинса и Планка.....................................109
4.3. Фотоэффект.............................................................................111
4.4. Тормозное рентгеновское излучение....................................116
4.5. Опыт Боте. Фотоны. Давление света....................................118
4.6. Эффект Комптона ..................................................................121
4.7. Фотолюминесценция..............................................................124
Контрольные задания...................................................................127
139
Стр.139