Опис навчальної дисципліни

Лектор: Гуляєва Тетяна Василівна

Метою викладання навчальної дисципліни «Фізика» є формування ієрархії компетентностей за допомогою інструментів фізичної освіти, розвиток системного мислення, створення у студентів широкої теоретичної підготовки в галузі фізики, що дозволить майбутнім спеціалістам орієнтуватись в потоці науково-технічної інформації та забезпечити їм можливість використання фізичних законів за фахом своєї майбутньої професії.

Основними завданнями вивчення дисципліни "Фізика" є:

• вивчення та розуміння основних понять, положень, ключових законів, фізичних теорій, що вивчають властивості речовини і поля та характеризують рух і взаємодію;
• розвиток здатності критично оцінювати прояв фундаментальних взаємодій на різних рівнях фізичного світу та оцінювати зв'язок явищ природи, об’єктивність наукового знання, системотвірну роль фізики для розвитку техніки та технологій;
• знайомство з теоретичними методами пізнання фізичних явищ та процесів;
• вивчення та розуміння фізичних основ техніки, виробництва, сучасних технологій;
• розвиток практичних навичок застосовування знаннь про рух і взаємодію, речовину та поле у різних сферах життєдіяльності людини під час опису фізичних явищ та процесів
• розвито вміння застосовувати наукові методи пізнання, основні поняття, моделі та закони фізики для пояснення властивостей речовини та поля
• формування бази знань фізичних явищ з метою формування фізичного світогляду;
• оволодіння фізичними методами розв’язання практичних задач для подальшого вивчення спеціальних дисциплін;
• розвиток практичних навичок планування та проведення наукового дослідження об’єктів та явищ природи, створення технічних пристроїв і особливості технічного проектування, дотримання технологічних вимог під час роботи з обладнанням;
• оволодіння навичками проводити дослідно-пошукову діяльність у процесі проектування, розробляти та реалізовувати творчі проекти з використанням інформаційно-комунікаційних технологій та презентувати результати продуктивної творчої діяльності за визначеними критеріями, застосовувати у процесі  науково-технічної творчості методи творчого пошуку ідей.

Предметом вивчення навчальної дисципліни «Фізика» є фундаментальні теорії, закони та закономірності фізичних явищ та їх використання за фахом своєї майбутньої професії.

Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти повинні:
знати:

• основні фізичні явища; 
• фундаментальні закони природи;
• правила класичної та сучасної фізики;
• методи фізичних досліджень;
• внутрішні зв'язки між окремими розділами науки та міжпредметні зв’язки;
• основні числові значення фізичних величин у природі та в техніці;

вміти:

• використовувати знання з курсу фізики при вивченні відповідних дисциплін за фахом;
• встановлювати зв'язок між явищами навколишнього світу на основі знання законів фізики та фундаментальних фізичних експериментів;
• застосувати фундаментальні закони фізики при розгляді окремих явищ, поєднуючи їх фізичну суть з аналітичними співвідношеннями;
• визначити загальні риси і суттєві відмінності змісту фізичних явищ та процесів, межі застосування фізичних законів;
• використовувати теоретичні знання для розв’язку задач різного типу, приймати обґрунтовані рішення; 
• складати план практичних дій щодо виконання експерименту, користуватися вимірювальними приладами, обладнанням, обробляти результати дослідження, робити висновки щодо отриманих результатів;
• пояснювати принцип дії простих пристроїв, механізмів та вимірювальних приладів з фізичної точки зору;
• аналізувати графіки залежностей між фізичними величинами, робити висновки;
• правильно визначати та використовувати одиниці фізичних величин.

На вивчення навчальної дисципліни відводиться 330 годин / 11 кредитів ECTS для денної форми навчання.
 

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 35%  до 65%

для заочної форми навчання – 8% до 92%

Розподіл балів, які отримують студенти

                                            Приклад для заліку

                                           Т1, Т2 ... Т5 – теми змістових модулів.

                                             Приклад для екзамену

Т6, Т7 ... Т13 – теми змістових модулів.

8.1. Дифракція електронів. Хвилі де Бройля. Формула де Бройля.
8.2. Особливі риси квантової теорії. Співвідношення невизначеностей.
8.3. Хвильова функція. Принцип суперпозиції. Хвильове рівняння. Стаціонарні стани.
8.4. Рівняння Шредінгера для стаціонарного стану. Розв’язання рівняння Шредингера для вільної частинки. Аналіз рішення рівняння Шредингера для атома водню. Квантові числа. Рівні енергії. Виродження. Тонка структура.
8.5. Фізичні величини в квантовій механіці. Поняття про оператори.
8.6.    Розв’язання рівняння Шредингера для нескінченно глибокої потенціальної ями. Особливості рішення рівняння Шредингера для випадку потенціальної ями скінченої глибини.
8.7.    Потенціальний бар’єр. Явище тунелювання під бар’єром. Пояснення α-радіоактивності та примусового ділення атомних ядер. Автоіонізація. Ефект Джозефсона.
8.8.    Момент імпульсу в квантовій механіці. Спін.
8.9.    Багатоелектронні атоми. Принцип Паулі. Електронна конфігурація. Спект-ральні терми.
8.10.    Теплові властивості твердих тіл, теплоємність, теплопровідність, теплове розширення.
8.11.    Кристалічна структура твердих тел. Ідеальний кристал. Кристалічні ґрати. Дефекти кристалічних ґрат.
8.12.    Сили зв'язку у твердих тілах. Загальна характеристика сил зв'язку між атомами й іонами у твердих тілах. Іонний, атомний (ковалентний), металевий, молекулярний зв'язок. Вплив характеру зв'язку на властивості твердих тіл. Взаємозв'язок між характером сил зв'язку і структурою твердих тіл.
8.13.    Механічні властивості твердих тіл. Пружна і пластична деформація крис-талів. Міцність кристалів на зсув. Вплив дислокацій на міцність кристалів. Роль легуючих домішок. Бездислокаційні   кристали.
8.14.    Теплові властивості твердих тіл. Основні представлення фізичної статис-тики. Розподіл Максквелла-Больцмана, Фермі-Дірака і Бозе-Эйнштейна. Теплоємність твердих тел. Класична теорія теплоємності твердих тел. Недоліки теорії. Квантова теорія теплоємності по Эйнштейну і Дебаю. Електронна складова теплоємності твердих тіл. Теплопровідність твердих тіл: решіточна й електрона складова теплопровідності. Теплове розширення твердих тіл.
8.15.    Елементи зонної теорії кристалів: метали, діелектрики, напівпровідники.
8.16.    Власна та домішкова провідність напівпровідників.
8.17.    Нерівноважні явища в напівпровідниках, фотопровідність, люмінесценція, ефект Холла.
8.18.    Контактні явища. Робота виходу. Емісія електронів з поверхні твердих тіл. Контакт двох металів. Контакт двох напівпровідників: електроно-дірочний перехід, його вольт амперна характеристика. Вентильний ефект. Інжекція носіїв струму. Діоди і транзистори.
8.19.    Оптичні властивості твердих тіл. Спектри поглинання твердих тіл.
8.20.    Фундаментальне поглинання. Фотопровідність. Люмінесцентне випроміню-вання, його види. Люмінесценція напівпровідників. Стимульоване випромі-нювання. Лазери.
 

6.1. Випромінювання енергії тілами

6.1.1. Теплове випромінювання. Абсолютно чорне тіло. Закон Кірхгофа.
6.1.2. Закон Стефана-Больцмана. Закон зміщення Віна.
6.1.3. Розподіл енергії в спектрі випромінювання абсолютно чорного тіла.
6.1.4. Формула Релея-Джинса. Ультрафіолетова катастрофа.
6.1.5. Квантова гіпотеза, формула Планка.
6.1.6. Оптична пірометрія.

6.2. Фотоелектричний ефект. Ефект Комптона

6.2.1. Зовнішній фотоефект та його закони.
6.2.2. Фотони та їх характеристики. Енергія, маса, імпульс.
6.2.3. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Червона межа фотоефекту.
6.2.4. Ефект Комптона.

6.3. Тиск світла

6.3.1 Досліди Лєбєдєва.
6.3.2. Квантове і хвильове пояснення тиску світла.
 

3.1. Перетворення координат Галілея. Механічний принцип відносності.
3.2. Постулати спеціальної теорії відносності (СТВ).
3.3. Перетворення координат Лоренца.
3.4. Скорочення масштабів довжини, які рухаються, сповільнення ходу годин-ника, що рухається, закон складання швидкостей, залежність маси від швидкості.
3.5. Релятивістський імпульс. Взаємозв’язок маси та енергії. Кінетична енергія в СТВ.