Тема «Волновая оптика»
Интерференция света. Развитие представлений о природе света. Монохроматические волны. Когерентные волны. Особенности когерентности световых волн. Понятие временной и пространственной когерентности. Интерференция света и методы ее наблюдения. Расчет интерференционной картины, условия минимумов и максимумов. Интерференция света в тонких пленках. Полосы равной толщины. Кольца Ньютона. Полосы равного наклона. Просветленная оптика. Применение интерференции.
Дифракция света. Явление дифракции и условия ее наблюдения. Опыт Френеля. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера на узкой щели. Дифракционная решетка. Разрешающая способность, линейная и угловая дисперсии дифракционной решетки. Дифракционный спектр. Спектральный анализ. Плоскостная решетка. Пространственная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа - Брэгга. Рентгеноструктурный анализ. Основы голографии.
Поляризация света и элементы кристаллооптики. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Распространение света в оптически прозрачных кристаллах. Оптическая ось кристалла. Явление двойного лучепреломления. Поляризация при двойном лучепреломлении. Поляризационные призмы и поляроиды. Поляризаторы и анализаторы. Анализ поляризованного света. Закон Малюса. Искусственная оптическая анизотропия. Вращение плоскости поляризации. Эффекты Фарадея и Керра.
Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом . Дисперсия света. Объяснение дисперсии на основе классической электронной теории. Фазовая и групповая скорости. Связь между ними. Скорость переноса энергии. Спектральный анализ. Поглощение (адсорбция) света. Рассеяние света. Эффект Доплера. Излучение Вавилова-Черенкова.
Тема «Элементы атомной и квантовой физики»
Квантовая природа излучения. Тепловое излучение и его характеристики. Энергетический спектр излучения. Закон Кирхгофа. Гипотеза Планка. Формула Планка для излучательной способности абсолютно черного тела. Законы теплового излучения: законы Планка, Релея - Джинса, Стефана - Больцмана, Вина. Фотоэлектрический эффект (фотоэффект). Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Тормозное рентгеновское излучение. Применение фотоэффекта. Энергия и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.
Элементы атомной физики. Модели атома Томсона и Резерфорда. Линейчатый спектр атома водорода. Постулаты Бора. Строение атома по Бору. Опыты Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору.
Элементы квантовой механики. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции микрочастиц. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и ее статистический смысл. Общее уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Принцип причинности в квантовой механике. Описание свободного движения частиц. Движение квантовой частицы в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками». Квантование энергии. Нулевые колебания. Вероятность нахождения частиц внутри потенциальной ямы. Квантовый гармонический осциллятор. Поведение частицы вблизи потенциальных барьеров. Туннельный эффект. Прозрачность барьера. Термоэлектронная эмиссия.
Элементы современной физики атомов и молекул. Квантовая модель атома водорода и ее сравнение с боровской моделью. Квантование энергии, момента импульса. Квантовые числа. Спектр атома водорода. Правила отбора. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Тождественные частицы. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Поглощение и излучение энергии. Лазеры.
Тема «Элементы физики твердого тела»
Элементы зонной теории твердых тел. Электропроводность. Металлы, диэлектрики, полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Фотопроводимость полупроводников. Контактные явления. Контактная разность потенциалов. Контакт двух металлов. Контакт металл-полупроводник. Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n переход).
Тема «Элементы ядерной физики»
Состав атомного ядра. Характеристики атомного ядра. Изотопы. Свойства и природа ядерных сил. Энергия связи ядер. Ядерные реакции и законы сохранения. Возможность выделения энергии при реакциях деления тяжелых и синтеза легких ядер. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного вещества. Закономерности и природа α и β-распадов и γ-излучения атомных ядер. Ядерные реакции. Типы взаимодействий элементарных частиц. Классификация элементарных частиц.