Вопросы по физике для собеседования

Основные понятия классической механики и законы Ньютона, законы изменения и сохранения импульса, момента количества движения и энергии материальной точки и системы материальных точек.

Уравнение движения твердого тела. Тензор инерции.

Общее решение задачи двух тел. Упругое рассеяние частиц.

Движение относительно инерциальной системы отсчета, силы инерции.

Принцип относительности Эйнштейна, релятивистская кинематика. Преобразования Лоренца и кинематические следствия из них. Сложение скоростей в СТО. Основные понятия релятивистской динамики. Соотношение между массой и энергией. Функция Лагранжа и уравнение Лагранжа в нерелятивистской механике и резонанс.

Собственные колебания механической системы. Вынужденные колебания и резонанс.

Функция Гамильтона и уравнения Гамильтона.

Функция действия и принцип наименьшего действия в нерелятивистской механике и СТО.

Основные положения механики сплошных сред. Уравнение непрерывности. Законы изменения плотности импульса и плотности энергии. Интеграл Бернули. Потенциальное течение. Ламинарное и турбулентное течение.

Волновое уравнение. Звуковые волны. Эффект Допплера.

Упругие деформации твердого тела. Обобщенный закон Гука. Бегущие и стоячие волны в твердых телах.

Литература

И.И. Ольховский. Курс теоретической механики для физиков. М., 1974 г.
Л.Д. Ландау. Е.М. Лившиц. Механика. М., 1973 г.
Л.Д. Ландау. Е.М. Лившиц. Механика сплошных сред. М., 1976 г.
А.Н. Матвеев. Механика и теория относительности. М., 1976 г.
Г.Гольдстейн, Классическая механика М., 1975 г.

Термодинамические (cтатистические) системы. Состояние термодинамического равновесия. 1-е, 2-е и 3-е начала термодинамики для квазистатистических процессов. Абсолютная температура. Энтропия. Термодинамические потенциалы.

2-е начало термодинамики для неравновесных процессов. Экстремальные свойства термодинамических потенциалов. Условия равновесия и устойчивости. Фазовые переходы.

Микроскопическое описание статистической системы. Смешанное состояние. Матрица плотности. Классическая система: фазовое пространство и уравнение Лиувилля.

Каноническое распределение Гиббса. Сумма состояний и свободная энергия. Большое каноническое распределение Гиббса.

Квазиклассический переход к интегралу состояний. Распределения Максвелла и Больцмана.

Неидеальный классический газ с короткодействием. Парная корреляционная функция. "Вирнальное" разложение. Система с кулоновским взаимодействием. Дебаевский радиус экранирования. Свободная энергия плазмы.

Идеальные квантовые газы Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Средние числа заполнения (распределения Ферми и Бозе). Теплоемкость при низких температурах. Квантовая теория теплоемкости двухатомного идеального газа. Фотонный газ, равновесное излучение и формула Планка. Фононы и теория теплоемкости твердого тела (по Дебаю и Эйнштейну).

Случайные процессы. Броуновское движение. Уравнение Фоккера-Планка. Спектральные представления и временные корреляции случайных процессов. Тепловые шумы и формула Найквиста.

Кинетические уравнения (общие представления). Понятие об Н-теореме Больцмана. Кинетическое уравнение с релаксационным членом и его простейшие применения (явления переноса).

Литература

И.П. Базаров. Термодинамика. 1976 г.
Л.Д. Ландау и Е.М. Лившиц. Статистическая физика. 1976 г.
К. Хуанг. Статистическая механика. 1966 г.
Р. Кубо. Статистическая механика. 1967 г.
Ч. Киттель. Элементарная статистическая физика. 1960 г.

III

Уравнения Максвелла (в вакууме) как обобщение опытных фактов и их свойства. Закон Ампера м сила Лоренца. Электромагнитные потенциалы, тензор энергии и импульса электромагнитного поля. Калибровочные преобразования. Ковариантность уравнений Максвелла и преобразования потенциалов токов и полей. Инварианты поля.

Уравнение Пуассона для потенциала и его решение, разложение потенциала по мультиполям, энергия системы зарядов во внешнем поле.

Плотность энергии и плотность импульса электромагнитного поля. Вектор Умова-Поинтинга.

Решение нестационарных уравнений Максвелла (в вакууме) с правой частью. Запаздывающие потенциалы, излучение электромагнитных волн. Поляризация волн. Волновая зона. Электрическое дипольное и квадрупольное излучение, магнитное дипольное излучение.

Уравнения Максвелла для поля в среде. Материальные уравнения. Электромагнитные потенциалы в кусочно-однородной среде, граничные условия для поля.

Электростатика, энергия системы заряженных проводников в среде, пондемоторные силы. Поляризация полярных и неполярных диэлектриков. Сегнетоэлектрики.

Магнитостатика, магнитное поле стационарных токов, магнитная восприимчивость диамагнетиков и парамагнетиков. Ферромагнетики. Магнитные свойства сверхпроводников.

Квазистационарное приближение. Проникновение переменных полей в проводники. Энергия магнитного поля и токов. Вынужденные электрические колебания. Автоколебания.

Электромагнитные волны в среде. Диэлектрическая проницаемость вещества при различных частотах. Излучение Вавилова-Черенкова.

Элементы электронной теории проводников, полупроводников, диэлектриков и магнетикив в стационарных полях. Термоэлектрические и гальваномагнитные явления. Эффект Холла.

Литература

Е.И. Тамм. Основы теории электричества, М.,1976г.
Л.Д. Ландау и Е.М. Лившиц, Теория поля, М., 1973г.
Л.Д. Ландау и Е.М. Лившиц, Электродинамика сплошных сред,М., 1959г.
Д.Джексон, Классическая электродинамика,М., 1965г.,
А.Н. Матвеев, Электродинамика,М., 1979г.

Основные законы распространения, отражения и преломления света. Световое давление. Поляризация света. Особенности распространения света в кристаллах. Естественная ширина линии излучения.

Интерференция света. Пространственная и временная когерентность. Интерференционные приборы.

Диффузия света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Интеграл Кирхгофа. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Понятие о голографии. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Структурный анализ.

Геометрическая оптика. Элементы теории оптических инструментов.

Законы теплового излучения.

Корпускулярные свойства света. Фотоэффект и эффект Комптона.

Рассеяние света. Люминесценция. Спонтанное и вынужденное излучение. Усиление света. Лазеры.

Элементы нелинейной оптики: основные нелинейные эффекты (детектирование, умножение гармоник, самофокусировка, многофотонное поглощение, параметрические процессы).

Литература

Г.С. Ландсберг, Оптика, М., 1976г.

Порядки величин расстояний и энергий для атомно-молекулярных процессов. Постоянная Планка и ее экспериментальное определение. Уровни энергии и способы возбуждения атомов. Опыты Франка и Герца. Квантование по Бору-Зоммерфельду. Магнитные свойства атомов, опыт Штерна и Герлаха.

Корпускулярно-волновой дуализм, дифракция электронов и нейтронов. Волновая функция и ее вероятностная интерпретация. Уравнение Шредингера. Динамические переменные как операторы (оператор координаты , импульса, энергии). Некоммутирующие операторы и соотношение неопределенностей.

Элементы теории представлений. Координатное и импульсное представления. Изменение физических величин со временем.

Гармонический осциллятор. Движение в центральном поле, атом водорода.

Стационарная и нестационарная теория возмущений. Полуклассическая теория взаимодействий с излучением. Коэффициенты Эйнштейна. Правила отбора.

Элементы квантовой теории рассеяния. Борновское приближение.

Уравнение Дирака. Собственные механический и магнитный моменты электрона. Уравнение Паули. Сложение спинового и орбитального моментов. Тонкая структура атомных спектров. Понятие о квантовании электромагнитного поля. Лэмбовский сдвиг уровней.

Квантовая механика многих частиц. Принцип неразличимости частиц. Принцип Паули и строение сложных атомов.

Вращательные, колебательные и электронные спектры молекул. Рентгеновские спектры. Зонные модели металлов, полупроводников, диэлектриков. Сверхпроводимость и ее квантовая природа.

Литература

Э.В. Шпольский, Атомная физика, т.1 и т.2, М., 1974 г.
Д.И. Блохинцев, Основы квантовой механики, М., 1976 г.
А.А. Соколов, Ю.М. Лоскутов, И.М. Тернов, Квантовая механика, М., 1969 г.

Ядро как система протонов и нейтронов. Масса, заряд, спин, момент ядра. Энергия связи ядра. Размеры ядер. Четность состояния ядра. Статистика.

Ядерные силы. Энергия взаимодействия нуклонов и радиус действия ядерных сил. Зарядовая независимость. Зависимость ядерных сил от спина. Обменный характер ядерных сил.

Радиоактивность. Законы радиоактивного распада. Альфа-распад. Бета-распад. Нейтрино. Гамма-излучение ядер. Внутренняя конверсия. Изомерия. Эффект Мессбауэра.

Ядерные реакции. Эффективные сечения реакций. Модель составного ядра Бора. Резонансные реакции. Прямые реакции. Реакции при высоких энергиях.

Модели ядер. Оболочечная модель ядра. Коллективные движения в ядрах. Обобщенная модель ядра.

Деление ядер. Механизм деления. Замедление нейтронов. Цепная реакция. Коэффициент размножения. Ядерные реакторы гомогенные и гетерогенные. Реакторы на быстрых нейтронах.

Термоядерные реакции. Реакции в звездах. Водородный и углеродно-азотный циклы. Работы по управляемому термоядерному синтезу.

Элементарные частицы. Систематика частиц. Характеристики фундаментальных взаимодействий частиц и античастиц. Законы сохранения в физике элементарных частиц. Гипотеза кварков.

Ускорители. Основные методы получения ускоренных частиц. Накопители со встречными пучками.

Космические лучи. Первичное космическое излучение. Взаимодействие космического излучения с атмосферой. Радиационные пояса. Происхождение космических лучей.

Литература

К.Н. Мухин. Экспериментальная ядерная физика, в 2-х томах, М., 1974 г.
Ю.М. Широков, Н.П. Юдин, Ядерная физика, М., 1972 г.