В предлагаемой программе отражены те вопросы физики, знание которых необходимо для университетски образованного специалиста- химика. Она содержит все традиционные для курса общей физики разделы и перечень семинарских и практических занятий к ним. При составлении конкретных учебных планов методическим комиссиям химических факультетов следует исходить прежде всего из числа часов, отведенных на изучение физики. Этим будет определяться глубина изучения каждого раздела. Кроме того, необходимо избегать дублирования содержания курсов, приведенных в программе и читаемых в порядке химического образования. В частности, могут быть существенно или полностью исключены разделы "Молекулярная физика", "Атомная и ядерная физика". Перечень лабораторных работ является ориентировочным, и объем практических занятий в данном университете определяется имеющейся материальной базой.

Предмет физики. Основные этапы становления физики как научной дисциплины. Физическая картина мира. Физика и философия. Физика и математика. Значение физики для химии.

Методы физического исследования. Физическая модель. Роль эксперимента и теории в физическом исследовании. Макроскопический и микроскопический методы описания физических явлений. Физические величины и системы единиц.

Предмет механики. Основные модельные представления. Ограничения классической механики.

Кинематика материальной точки, основные определения. Линейные характеристики движения. Число степеней свободы. Угловые характеристики движения. Преобразования Галилея.

Кинематика абсолютно твердого тела. Описание движения твердого тела. Поступательное, вращательное и плоское движения. Число степеней свободы при таких движениях. Мгновенные оси вращения.

Динамика материальной точки. Силы как мера взаимодействия тел. Типы сил в механике. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Импульс материальной точки. Второй закон Ньютона. Инертная и гравитационная массы. Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея.

Динамика вращательного движения твердого тела. Моменты силы и импульса относительно точки. Уравнение моментов для системы материальных точек. Момент инерции относительно оси. Теорема Гюйгенса - Штейнера. Тензор инерции.

Динамика плоского движения твердого тела. Центр масс системы материальных точек. Уравнение моментов для системы материальных точек относительно центра масс. Уравнение динамики плоского движения твердого тела.

Работа, мощность силы. Консервативные силы. Потенциальная энергия. Примеры расчета потенциальной энергии для различных взаимодействий. Кинетическая энергия материальной точки твердого тела при вращательном и плоском движениях. Теорема о кинетической энергии.

Законы сохранения в механике. Закон сохранения энергии. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Уравнение Мещерского. Закон сохранения момента импульса. Значение законов сохранения в механике и их связь со свойствами пространства и времени.

Колебания. Свободные колебания систем с одной степенью свободы. Гармонический осциллятор. Свободные колебания связанных систем. Нормальные моды. Колебания молекул (валентные и деформационные, симметричные и антисимметричные). Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания.

Деформации и напряжения в твердых телах. Основы механики деформируемых твердых тел. Виды деформации и их количественная характеристика. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. Энергия упругих деформаций.

Механика жидкостей и газов. Основы гидро- и аэростатики. Законы Паскаля и Архимеда. Динамика стационарного течения жидкости. Уравнение Бернулли. Вязкость жидкости. Формула Пуазейля. Обтекание тел жидкостью, газом. Лобовое сопротивление и подъемная сила.

Волны. Классическое дифференциальное волновое уравнение. Уравнение гармонической волны (плоской и сферической). Продольные и поперечные волны. Энергия, переносимая упругой волной. Вектор Умова. Стоячие волны. Эффект Доплера.

Предмет молекулярной физики. Основные экспериментальные факты, свидетельствующие о дискретном строении вещества. Масса и размер молекул. Статистический и термодинамический методы описания явлений.

Молекулярно-кинетическая теория газов. Модель идеального газа. Основное уравнение кинетической теории газов. Распределение энергии по степеням свободы. Статистическое распределение. Понятие о фазовом пространстве. Газ в поле сил. Распределение Больцмана. Закон Максвелла распределения молекул по скоростям. Средние величины. Средняя длина свободного пробега молекулы и эффективное сечение столкновения. Броуновское движение. Флуктуации. Явления переноса: диффузия, внутреннее трение и теплопроводность в газах. Свойства газов при низких давлениях. Методы получения и измерения высокого и сверхвысокого вакуума.

Основы термодинамики. Понятие о состоянии системы, термодинамическом процессе и термодинамическом равновесии. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Теплоемкость газов. Адиабатические процессы, уравнение Пуассона. Политропные процессы. Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно. Второй закон термодинамики. Основные термодинамические потенциалы.

Потенциальная кривая взаимодействия молекул, понятие о межмолекулярных силах. Уравнение состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние. Явление Джоуля - Томсона. Сжижение газов.

Жидкости. Движение молекул в жидкостях. Структура жидкостей: ближний порядок, радиальная функция распределения. Понятие о статистической теории жидкости. Типы упорядочения в жидкостях. Поверхностное натяжение и капиллярные явления.

Твердое тело. Ближний и дальний порядок в расположении атомов. Аморфные и кристаллические тела. Примеры кристаллических структур различных типов. Тепловые колебания атомов в кристаллах, понятие о фононах. Механизм теплопроводности кристаллов. Теория теплоемкости твердых тел. Формула Дюлонга - Пти, понятие о теории Эйнштейна - Дебая. Типы дефектов твердого тела: точечные дефекты, дислокации. Молекулярные кристаллы.

Изменения агрегатного состояния вещества. Представление о фазовых переходах.

Предмет курса. Модели теории дальнодействия и близкодействия. Электромагнитные явления в веществе.

Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля в вакууме. Принцип суперпозиции электрических полей. Теорема Гаусса, ее применение для расчета напряженности электрического поля.

Работа сил электростатического поля. Циркуляция электростатического поля. Потенциал и разность потенциалов. Связь напряженности электрического поля с потенциалом. Принцип суперпозиции для потенциалов.

Электрический диполь. Поле диполя. Диполь во внешних однородном и неоднородном полях. Энергия диполя во внешнем электрическом поле.

Электрическое поле в диэлектриках. Микроскопическое и макроскопическое поле в веществе. Связанные и сторонние заряды. Механизм поляризации среды. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость среды. Связь вектора поляризации с плотностью связанных зарядов. Вектор электрической индукции. Теорема Гаусса для диэлектриков.

Проводник в электрическом поле. Поле вблизи поверхности заряженного проводника. Острия. Замкнутые проводящие оболочки. Экранирование электрического поля. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля.

Постоянный электрический ток. Носители тока в газах, электролитах, полупроводниках, металлах. Плотность и сила электрического тока. Закон Ома в дифференциальной форме. Условия его применимости. Закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме. Закон Ома в интегральной форме. Электродвижущая сила, напряжение. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Токи в массивных проводниках.

Токи в газах. Плазма и ее основные характеристики. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Эффект Холла. Принципы устройства масс-спектрометра, электронного и ионного микроскопов. Ускорители заряженных частиц.

Токи в жидкостях. Электролитическая проводимость. Электролиз и законы Фарадея.

Основы зонной теории твердого тела. Энергетические уровни в твердом теле. Металлы, полупроводники и диэлектрики. Температурная зависимость проводимости. Понятие о сверхпроводимости.

Контактные явления. Работа выхода электрона. Контактная разность потенциалов. Термоэлектронная эмиссия.

Законы взаимодействия токов в вакууме. Закон Ампера для элементов тока. Индукция магнитного поля. Закон Био - Савара - Лапласа. Магнитное поле движущегося заряда. Сила Лоренца. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции и ее применение для расчета магнитных полей.

Магнитный диполь. Поле диполя. Диполь во внешних однородном и неоднородном полях. Магнитное поле в веществе, магнетизм микрочастиц. Магнитная проницаемость вещества. Вектор напряженности магнитного поля. Теорема о циркуляции для магнетиков.

Закон электромагнитной индукции Фарадея. Опыты Фарадея. Правило Ленца. Работа, совершаемая при перемещении проводника с током в магнитном поле. Взаимная индукция, самоиндукция. Теорема взаимности. Энергия магнитного поля.

Теория электромагнитного поля. Максвелловская трактовка закона электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Токи смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме. Источники электрических и магнитных полей. Волновое уравнение.

Переменный ток. Условие квазистационарности. Закон Ома для переменного тока. Метод векторных диаграмм. Понятие о методе комплексных амплитуд. Импеданс. Резонансные явления в цепях переменного тока.

Классическая теория электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. Ограниченность классической теории, корпускулярно-волновой дуализм.

Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитных волн. Энергия, переносимая электромагнитной волной. Вектор Пойнтинга. Основные понятия фотометрии.

Интерференция волн. Когерентные волны. Длина, время, радиус и объем когерентности. Стоячие волны. Интерференция света в тонких слоях, полосы равной толщины и равного наклона. Интерференционные компараторы, интерференционный рефрактометр Жамена, интерференционный спектроскоп Фабри - Перо, интерференционные светофильтры; их применение.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля. Простейшие примеры дифракции Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели. Классификация дифракционных явлений: дифракция Фраунгофера, дифракция Френеля, геометрическая оптика. Дифракционная решетка. Свободная спектральная область, угловая и линейная дисперсии, разрешающая способность дифракционной решетки. Дифракция рентгеновских лучей, формула Вульфа - Брэгга. Понятие о рентгеноструктурном анализе. Представление об оптической голографии.

Поляризация света. Линейно-, циркулярно-, и эллиптически-поляризованный свет. Излучение диполя. Поляризация света при рассеянии в мелкодисперсных средах. Закон Рэлея. Молекулярное рассеяние. Поляризация света при отражении от поверхности диэлектрика. Угол Брюстера. Прохождение света через анизотропную среду, двойное лучепреломление. Получение и анализ циркулярно- и эллиптически-поляризованного света.

Искусственная анизотропия: фотоупругость, эффекты Керра, Поккельса и Коттона - Мутона. Интерференция поляризованных лучей. Цвета кристаллических пластинок. Коноскопия. Основные поляризационные приборы. Применение поляризационных методов в химии. Оптическая активность кристаллов и молекул. Закон Био. Гипотеза Френеля. Индуцированная оптическая активность - эффект Фарадея.

Дисперсия света. Представление об электронной теории дисперсии. Зависимость коэффициента поглощения и показателя преломления от частоты. Закон Бугера - Ламберта - Бэра. Нормальная и аномальная дисперсия. Молекулярная рефракция. Применение рефрактометрических методов в химии.

Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способность. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Закон Стефана - Больцмана. Формула смещения Вина. Квантовый характер теплового излучения, формула Планка. Понятие о спонтанном и вынужденном переходах. Принцип действия лазера.

Микромир. Масштабы, константы. Невозможность классического описания.

Энергия и импульс фотонов, уравнение Эйнштейна. Внешний фотоэффект, работы А.Г. Столетова. Законы сохранения энергии и импульса при упругом соударении фотона с электронами. Явление Комптона. Давление света, работы П.Н. Лебедева.

Корпускулярно-волновой параллелизм микрочастиц и света. Гипотеза де-Бройля. Экспериментальное доказательство волновых свойств микрочастиц. Принцип неопределенности.

Основные экспериментальные данные о строении атома. Опыты Резерфорда. Теория атома Бора, постулаты Бора. Термы, сериальные формулы. Константа Ридберга и ее физический смысл. Изотопическое смещение спектральных линий.

Основы квантовомеханических представлений о строении атома. Квантовая система, ее состояние, измеряемые параметры. Стационарное уравнение Шредингера. Плотность вероятности.

Одномерное движение. Типы потенциалов. Надбарьерное прохождение, подбарьерное прохождение частиц. Туннельный эффект. Гармонический осциллятор.

Квантовомеханическое описание атома водорода. Уровни энергии и волновые функции стационарных состояний. Движение в центрально-симметричном поле. Орбитальный механический и магнитный моменты электрона. Опыт Штерна и Герлаха. Спин и собственный магнитный момент электрона. Спин-орбитальное взаимодействие. Тонкая структура уровней атома водорода. Водородоподобные атомы.

Общие принципы описания многоэлектронного атома. Электронная конфигурация. Иерархия взаимодействий в многоэлектронном атоме. Приближение LS и jj-связей. Терм. Тонкая структура терма. Мультиплет. Понятие о сверхтонкой структуре атомных спектров. Периодическая система элементов. Правило Хунда. Основные термы атомов.

Теория возмущений. Атом в магнитном и электрическом полях. Эффекты Зеемана. Электронный парамагнитный резонанс. Эффект Штарка.

Молекулярный ион водорода. Молекула водорода. Химическая связь. Ковалентная и ионная связи. Валентность. Общие представления о колебательном и вращательном движении ядер в молекулах. Спектры двухатомных молекул.

Сверхпроводимость и сверхтекучесть и их квантовая природа.

Элементарные частицы. Основные характеристики частиц. Методы их получения и регистрации. Современная систематика элементарных частиц. Состав атомных ядер, взаимодействие нуклонов в ядре. Ядерные силы и модели ядер. Естественная и искусственная радиоактивность. Простейшие ядерные реакции. Деление ядер, цепные реакции. Слабые взаимодействия.

1. Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний.
2. Изучение законов динамики вращательного движения твердого тела.
3. Изучение законов сохранения импульса, момента импульса и механической энергии.
4. Изучение гироскопа.
5. Изучение упругих свойств тел.
6. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
7. Изучение методов вискозиметрии.
8. Исследование изобарно-изохорно-изотермических процессов в газах.
9. Измерение отношения теплоемкостей Ср/Сv газов.
10. Определение кинематических характеристик молекулярного движения.
11. Изучение электростатического поля методом электролитической ванны.
12. Изучение эффекта Холла.
13. Изучение законов постоянного тока.
14. Изучение работы осциллографа.
15. Изучение фотоэффекта.
16. Изучение работы транзистора.
17. Измерение индукции магнитного поля.
18. Изучение колебаний груза на пружине.
19. Изучение вынужденных механических колебаний.
20. Изучение законов переменного тока.
21. Изучение вынужденных колебаний в LC-контуре.
22. Изучение стоячих волн.
23. Изучение интерференции света с помощью билинзы, бипризмы или колец Ньютона.
24. Изучение дифракции Френеля.
25. Исследование дифракции на щели и дифракционной решетке.
26. Измерение показателя преломления жидкостей и газов.
27. Изучение основных явлений в поляризованном свете.
28. Изучение работы ИК-спектрофотометра.
29. Изучение законов теплового излучения.
30. Изучение спектральных закономерностей в спектре водорода.

1. Определение погрешности измерения физических величин.
2. Кинематика и динамика материальной точки.
3. Кинематика твердого тела. Расчет моментов инерции.
4. Динамика вращательного и плоского движений твердого тела.
5. Законы сохранения в механике. Соударение тел.
6. Законы сохранения для твердого тела.
7. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.
8. Реальные газы. Критическое состояние.
9. Первое начало термодинамики. Политропные процессы.
10. Первое начало термодинамики. Тепловые машины, холодильные машины.
11. Второе начало термодинамики. Энтропия.
12. Явления переноса.
13. Расчет электрических полей: принцип суперпозиции и теорема Гаусса.
14. Работа сил электрического поля. Потенциал, электрический диполь.
15. Расчет электроемкости. Энергия электрического поля.
16. Постоянный ток. Правила Кирхгофа. Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме.
17. Магнитное поле токов: закон Био - Савара - Лапласа, теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Закон Ампера. Магнитный диполь.
18. Поток вектора магнитной индукции. Закон Фарадея. Индуктивность.
19. Свободные колебания в механических и электрических системах с одной степенью свободы.
20. Простые физические модели колебаний атомов и двухатомных молекул.
21. Свободные колебания связанных систем. Нормальные моды.
22. Затухающие и вынужденные колебания.
23. Поглощение и дисперсия. Переменный ток.
24. Эффект Доплера. Электромагнитные волны.
25. Интерференция волн. Условия ее наблюдения. Длина, радиус и угол когерентности.
26. Дифракция Френеля.
27. Дифракция Фраунгофера. Классификация дифракционных явлений. Дифракционная решетка.
28. Поляризация волн. Интерференция поляризованных волн.
29. Задачи о простейших квантовых эффектах. Волны де-Бройля. Переход к классической задаче.
30. Квантование по Бору - Зоммерфельду в простейших задачах квантовой физики.
31. Решение уравнения Шредингера для движения частицы в прямоугольной яме с бесконечно высокими стенками.
32. Коэффициенты прохождения и отражения в задаче со скачком потенциала. Оценка туннельного эффекта для микро- и макрообъектов.
33. Решение уравнения Шредингера для гармонического осциллятора.
34. Квантовая теория водородоподобных атомов.
35. Электронные конфигурации многоэлектронных атомов. Периодическая система Менделеева. Правила Хунда.
36. Теория возмущений, эффекты Штарка и Зеемана. Расщепление уровней в магнитном и электрическом полях. Спин-орбитальное взаимодействие.
37. Молекула Н₂⁺, силы Ван-дер-Ваальса. Гибридизация атомных орбиталей.

Литература
Основная

Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. М.: Наука, 1986-1988. Т. 1 -3.

Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. М.:: Наука, 1988. 270 с.

Шпольский Э.В. Атомная физика: В 2 т. М.: Наука, 1974. Т. 1,2.

Широков Ю.М, Юдин Н.П. Ядерная физика. М.: Наука, 1974.

Дерябин В.М., Борисенко В.Е. Курс физики для химиков. М.: : Изд-во Красноярск. ун-та, 1991. 696 с.

Козлов С.Н. Колебания и волны. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. 150 с.

Дополнительная

Сивухин Д.В. общий курс физики: В 5 т. М.: Наука, 1977-1986. Т.1-5.

Берклеевский курс физики: В 5 т. М.: Наука, 1975-1977. Т.1-5.

Матвеев А.Н. Механика. Молекулярная физика. М.: Высш. шк., 1986-1988.

Хайкин С.Э. Физические основы механики. М.: Наука, 1971. 751 с.

Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика. М.: Физматгиз, 1963. 500 с.

Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1985. 592 с.

Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. 926 с.

Соколов А.А., Тернов И.М. Квантовая механика и атомная физика. М.: Просвещение, 1970. 423 с.

П.К. Кашкаров, проф.;
С.Н. Козлов, проф;
Г.С. Плотников, проф.;
А.А. Склянкин, доц.;
А.И. Ефимова, ст. преп.;

Отв. редактор П.К. Кашкаров, проф.
(Московский государственный университет)