ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ 6М060400-ФИЗИКА МАМАНДЫҒЫ БОЙЫНША ҚАБЫЛДАУ ЕМТИХАННЫҢ БАҒДАРЛАМАСЫ Қостанай, 2015
НЕГІЗГІ БӚЛІМ (пәндер мазмұны) МЕХАНИКА Материалдық нүктенің және қатты дененің кинематикасы. Материалдық нүкте қозғалысының жазу тәсілдері. Қатты дененің еркіндік дәреже саны. Қатты дене қозғалысын жіктеуші қозғалысына жіктелуі. Қозғалыс түрлері. Бұрыштық жылдамдық векторлары, бұрыштық орын ауыстыру, бұрыштық жылдамдық. Лездік айналу осі. Динамиканың негізгі міндеті. Физикадағы ӛзараәсерлесулер және күштер. Фундаменталды ӛзараәсерлесулердің түрлері. Бүкіл әлемдік тартылыс заңы. Кулон заңы. Лоренц күші. Ван-дер-Ваальс күштері. Классикалық механикадағы күштер. Ньютон заңдары және галилейдің салыстырмалылық принципі Бірінші заңы. Инерциалды санақ жүйелері. Галилейдің салыстырмалылық принципі. Галилейдің түрлендірулері. Шамалардың түрлендірулер инварианттылығы. Күш, масса. Екінші заң. Импульс. Күштердің әсерлердің тәуелсіздігі принципі. Үшінші заңы. Қатты дене динамикасы және механикалық жүйелер. Механикалық жүйе. Механикалық жүйенің массалар-центрі. Массалар центрі қозғалыс туралы теоремасы. Массалар центрі жүйелері. Қатты дененің ілгерілемелі қозғалысының дифференциалды теңдеуі, жылжимайтын ось қатысты дене нің айналмалы қозғалысы. Жазық қозғалысының динамикасы. Жылжимайтын нүктесі бар қатты дененің айналмалы қозғалысы. Инерция тензоры, бас осьтері және инерцияның бас моменттерінің есептеуі. Ось қатысты дененің инерция моментін есептеуі. Штейнер-Гюйгенс теоремасы. Ең аз әрекет принципі. Лагранж теңдеуі. Ең аз әрекеті принципінің тұжырымдамасы.әрекеттің экстремалдылығының қажетті шарты. Лагранж теңдеуі. Механиканың теңдеулерінің гамильтондық пішіні. Гамильтондық механикадағы айнымалы күйлер. Фазалық кеңістік. Лагранж және Гамильтон функциялар арасындағы байланыс. Гамильтон функциясының физикалық мағынасы. Канонические уравнения. Гамильтонның механикалық әдісімен қозғалыс заңның заңдарын табу сүлбасы. Пример решения методом Гамильтон әдісі шешу мысалымен гармониялық осциллятор қозғалысының туралы есебі. Гамильтон-Якоби теңдеуі. Әрекет координаттар және уақыт функциясы ретінде. Гамильтон-Якоби теңдеуі, оның консервативті жүйелер үшін түрі және сыртқы ӛрісіндегі бӛлшек үшін түрі. Гамильтон-Якоби теңдеуінің шешу әдісі. Гамильтон-Якоби әдісінің біртекті ӛрісіндегі бӛлшек қозғалысы туралы мысалы.. Классикалық механикадағы фундаменталды сақталу заңдары. Кеңістік пен уақыт симметрия қасиеттерімен байланысы. Кеңістікпен уақыттың изотроптық және біртектік анықтамасы. Энергияның сақталу заңы және оның уақыт біртектілігімен байланысы. Импульстің сақталу заңы және оның 2
кеңістік изотроптылығымен байланысы. Импульс моментінің сақталу заңы және оның кеістік изотроптылығымен байланысы. Центрлік күштік ӛрісіндегі қозғалыс. Кеплер есебі. Центрліксимметриялық ӛрісі анықтамасы. Центрлік ӛрістегі қозғалыстағы бӛлшекке әсер ететін күш. Импульс моментінің сақталу заңы және аудандар заңы. Қозғалыстың бірінші интегралдардың қозғалыс заңдарын табу. Центрлік ӛрісіндегі траекторияның жалпы қасиеттері. Кеплер заңдары. Механикалық жүйелерінің сызықтық тербелістері. Нормал координаттары. Еркін ӛшпейтін тербелістер. Гармониялық жуықтауында бір еркіндік дәрежесі бар ӛшпейтін тербелістер. Жиілік, тербеліс фазасы және жиілігі. Тербелістердің изохрондығы. Үйкеліс бар кезіндегі ӛшетін тербелістер. Үйкеліс жоқ болғанда мәжбұретуші тербелістер. Резонанс. Лагранж функциясы және гармониялық жуықтауында кӛпӛлшемді жүйенің қозғалыс теңдеуі. Серпімді орталардағы толқындар және акустика элементтері. Қума және кӛлденең толқындар. Толқындық теңдеу. Ағыс. Дыбыс. Дыбыс сипаттамалары. Доплер эффектісі. Идеал сұйықтардың динамика теңдеуі. Пуазейль ағысы. Эйлер және Лагранжевтің тұтас ортаның жазуына кіріс. Үздіксіздік теңдеуі. Идеалданған сұйық. Орнықты ағыс. Бернулли теңдеуі. Тұтқыр сұйық. Навье-Стокс теңдеуі. Салыстырмалылық арнайы теория негіздері. АСТ постулаттары. Лоренц түрлендірулері және олардың салдары. Релятивистік механика тееңдеулері. Энергия-импульс 4-векторы. МОЛЕКУЛЯРЛЫҚ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА ЖӘНЕ СТАТИСТИКАЛЫҚ ФИЗИКА Термодинамиканың бірінші бастамасы. Термодинамика есептері. Жұмыс. Жылу, Ішкі энергия, Бірінші бастамасының физикалық мазмұны. Күй функциялары және толқы дифференциалдары. Термодинамиканың екінші бастамасы. Циклдік процесстер. Цикл жұмысы. Жылулық машинаның пайдалы әсер коэффициент. Карно циклі. Карно теоремасы. Термодинамиканың екінші бастамасының Клаузиус және Кельвин тұжырымдамасы Энтропия. Идеал газ энтропиясы, идеал газдың процестерінде есептеуі және физикалық мағынасы. Энтропия кӛмегімен пәк есептеу. Энтропия кӛмегімен термодинамиканың екінші бастамасын тұжырымдау. Екінші бастамасының статистикалық сипаты. Қайтымсыз процестерде энтропия ӛзгерісі. Фазалық ауысулар. Газ тәрізді күйден сұйық күйге ауысулар. Клапейрон- Клаузиус теңдеулері. Фазалық диаграмма. Кристалдану және балқу. Кристалдану және сублимация. Фазалық диаграмма. Полиморфизм. Бірінші және екінші текті фазалық ауысулар. Физикалық кинетика негіздері. Ауысу процестердің түрлері (жылуӛткізгішітк, диффузия, тұтқырлық). Тасымалдау процестердің теңдеулері. Идеал газадрдағы тасымалдау процестері. Қатты денелер мен сұйықтардағы 3
тасымалдау құбылыстардың газдардағы құбылыстардан негізгі айырмашылықтары. Статистиалық таратылулары (микроканондық, каноническое, үлкен канондық). Таратылу функциясы, статистикалық қосындысы. Статфиикада орташа физикалық шамалардың есептеуі. Бозе-Эйнштейн және Ферми-Дирактың таратылулары. Термодинамикалық потенциалдар. Термодинамикалық шамалардың туындыларының түрлендірулері. Айнымалы бӛлшектер болатын жүйелер. Химиялық потенциал. Термодинамикалық теңсіздіктер. Броундық қозғалыс. Ланжевен және Фоккер-Планк теңдеулері. Корреляциондық функциялар. Марковті процессы. Больцманның кинетикалық теңдеуі. Н-теорема. Соқтығысулар ингералы. ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМ. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Электростатик элементтері. Кулон заңы. Электр ӛрісі. Электр ӛрісінің кернеулігі. Гаусстың элетростатикалық теоремасы. Электростатикалық ӛрістің потенциалды сипаты. Потенциалдар айырымы. Кернеулік пен потенциал арасындағы байланысы.пуассон теңдеуі. Электростатикалық индукция. Ӛткізгіштер бар кезіндегі ӛрісі. Электр сыйымдылығы. Конденсаторлар. Диэлектриктердің поляризациясы. Поляризацияланғыштық. Диэлектриктер болғандағы электр ӛрісі. Электр ығысудың векторы Нүктелік зарядтар жүйесінің және зарядталған ӛткізгіштер жұйесінің энергиясы. Кӛлемдік тығыздық. Электрлік ток және оның негізгі сипаттамалары. Ом және Джоуля-Ленца (дифференциалды және интегралды түрі) заңдары. Кирхгоф ережелері. Бір ӛткізшгіштік типтері қатты денелер контактілер дегі электрлік құбылыстар. Электронды-кемтікті аусулыр. Электронды жартылай ӛткізгішіті приборлары. Электролитиялық диссоциация. Электролиттердің электрӛткізгішітгі. Электродты потенциалдары. Химиялық ток кӛздері. Магнит ӛрісі. Эрстеда және Ампер тәжірибелері. Лоренц күші. Магнит ӛрісінің индукциясы. Қозғалыстағы зарядтың магнит ӛрісі. Био-Савар заңы. МТүзу шексіз ұзын және дӛңгелек откізгіштің магнит ӛрісі. Био-Савара-Ампер заңы. Ампер формуласы. Магнит ӛрісінің құйынды сипаты Магнит ӛрісі үшін Гаусса теоремасы. Магнит ӛрісі векторының циркуляция туралы теоремасы. Затты ңмагниттелуі. магниттенсіздіру. Магнит ӛрісінің энергиясы. Заттың магнит қасиеттері (диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм). Электромагнитті ӛрісі. Электромагнитті индукции құбылысы(фарадей заңы). Құйынды электр ӛрісі. Ығысу тогыү Максвелл теңдеулері (жазудың үш ӛлшемді және тӛртӛлшемді түрі) олардың физикалық мағынасы. Заттағы магнит 4
ӛрісілоренц теңдеулерінң орташасы ретінде (поляризация және магниттеліну векторлыры). Жазық электромагнитті толқындардың құрылысы мен қасиеттері. Электромагнитті толқындардың Максвелл теңдеулер салдары ретінде Электр ӛрісінің потенциалы, калибрленген түрлендірулер. Толқындық теңдеулер және олардың шешулері(байдатушы потенциалдар). Жазық монохромат толқындардың поляризациясы. Электромагнитті толқындрдың поляризациясымен интенсивтілігі. Екі орта шекарасындағы жарықтың шағылу жне сыну заңдары. Формулы Френель формулалары. Шағылу мен сыну кезіндегі поляризация. Брюстер бұрышы. Толық ішкі шағылу. ОПТИКА Жарықтың электромагнитті табиғаты. Электромагнитті толқындардың қасиеттері мен құрылымдары. Монохромт толқндардың жазық поляризациясы, Электромагнитті толқындардың энергиясы және интенсивтілігі. Екі орталар шекарасындағы шағылу және сыну заңдары. Формулы Френель формулалары. Шағылу мен сыну кезіндегі поляризация. Брюстер бұрышы. Толық ішкі шағылу. Дисперсияның электрондық теориясы. Қалыпты және аномаль дисперсия. Интерференция. Монохроматжарықтың дисперсиясы. Интерференциондық тәжірибелер толқынды фронтының бӛлінуі. Юнг және Френель сүлбасы. Амплитудалар бӛлу әдісі бойынша когерентті тербелістер пайда болуы. Бірдей кӛлбеу жолақтары, және бірде ені жолақтары. Интерференция жолақтарының локалдауы. Квазимонохромат жарықтың интерференциясы. Интерференциондық бейнесінің кӛздеуі. Уақыттық және кеңістіктік когеренттілігі. Интерференцияның қолдануы. Дифракция. Гюйгенс-Френель сүлбасы. Френель зоналар әдісі. Дӛңгелек саңылау арқылы дифракция және дӛңгелек дискідегі дифракция. Зонналық пластинка. Френельджің жуықталуы. Дифракция Фраунгофер жуықталулары. Фраунгофер дифракциясы. Саңылаудағы Фраунгофердің дифракциясы. Дифракционндық ток және олардың сипаттамалары (дисперсия, ажыратқыштық қабілетілік). Голографияның физикалық негіздері. Анизотропты ортадағы жарықтың таралуы. Екілік сәулесыну құбылысы. Қәдімгі және кәдімгі емес толқындар және олардың поляризациясы. Біросьті кристаллдар. Поляризацияланғыш призмалар және поляроидтер. Заттың жасанды анизотропиясы. Заттағы жазық электромагниттік толқындар. Жарық жұтылуы. Бугер заңы. 5
Фотометриялық шамалар және оларды ӛлшеу (жарық ағыны, жарық күші, жарқырауық, жарықтық, жарықталыну). Кӛздеудің қисық сызығы Жарықтың механикалық эквиваленті. Геометриялық оптика. Жарықтың сфералық беттегі сынуы. Жұқа линза теңдеуі. Линзалар мен айналардағы бейне құрастырылуы. Кӛрініс үлкейтуі. Центрленген оптикалық жүйе. Оптикалық приборлары (лупа, микроскоп, телескоп). Оптикалық жүйелердің аберрациясы. Канттық оптика. Жылулық сәулелену заңдары (Кирхгоф, Вин, Стефана- Больцман). Планк формуласы. Жарықтың кванттық қасиеттері. Фотонның энергиясы және импульсі. Жарықтың кванттық қасиеттерінің эксперименталды дәлелдеуі. Фотоэффект жәнне оның заңдары. Жарық қысымы. Комптон эффектісі. Фотондар. Ӛздігінен және қоздырылған сәулелену. Эйнштейн коэффициенттері. Қоздырылған күйлерінің ӛмір сүру уақыты. Лазерлердің жұмысжасауының физикалық принциптері, Лазерлі сәулеленудің қасиеттері. Лазерлер түрлері. АТОМ ЖӘНЕ АТОМДЫ ҚҰБЫЛЫСТАР ФИЗИКАСЫ. КВАНТТЫҚ МЕХАНИКА Корпускулалы-толқынды дуализм. Де Бройль толқындары. Микробӛлшектер дифракциясы. Корпускулалы және толқындық қасиеттеріарасындағы байланыс. Гейзенбергтің анықталмаушылық сәйкестіктер. Атом энергиясының квантталуы. Резерфорд тәжірибесі. Постулаты Бор постулаттары. Франк-Герц тәжірибесі. Бордың атомдық моделі. Кванттық механика негіздері Шредингердің стационарлы және уақыттылқты теңдеуінечно глубокой Бӛлшектің тікбұрышты потенциалды шұңқырдағы қозғалысы. Электронның сутегтітәрізді атмодағы қозғалысы. Энергия квантталуы, импульс моменті және электронның импульс моментінің проекциясы. Сутегті атомның магнитті қасиеттері. Бор магнетоны. Штерн және Герлах тәжірибесі..электрон спині Паули принципі. Атомдың электрондық қабықшалары және олардың толтырылуы. Периодты заңның физикалық түсііндірулері. Сыртқы орістредегі атом. Зееман эффектісі. Магнитті резонанс. Штарк эффектісі. Молекулалардың құрылысы мен қасиеттері. Химиялық байланыстың табиғаты. Молекуладағы қозғалыстар түрлері, Екіатомды молекуладағы тербелістерімен айналысы. Молекулярлы спектрлер. Кристалды тордың тербелістері. Оптикалық және акустикалық тербелістері. Фонондар туралы түсінік. Бозе-Эйнштейн таралуы. Кристалдың түзетілуі кезіндегі атом энергиясы деңгейлерінің зоналарға жіктелуі. Күйлер бойынша таомдардың зоналар бойынша таралуы. Ферми-Дирак функциясы. 6
ЭҚатты денелердің электрлік және магниттік қасиеттері. Металдар, жартылайӛткізгіштер, диэлектриктер зоналық моделіндегі айырмашылығы. Асаӛткізгіштіктің табиғаты. ЯДРО ЖӘНЕ ЭЛЕМЕНТАРЛЫҚ БӨЛШЕКТЕР ФИЗИКАСЫ Ядро құрылысы. Атомдық ядролардың құрамы және негізгі сипаттамалары (ӛлшемдері, заряды, массасы, спині, магнитті моменті). Байланыс энергиясы және ядролардың орнықтылығы. Ядролардың құрылыс модельдері. Тамшылық моделі. Ядролық қабықшаларының модельдері. Қолдану аймақтары. Ядролық күштерінің негізгі қасиеттері. Феноменологиялық ядролық потенциал. Ядролық күштердің мезондық теориясы. Радиоактивтілік құбылысы. Радиоактивті ыдыраудың негізгі заңы Энергетикалық шарттар және α-, β- ыдырауларының механизмдері. β- ыдырау кезінде жұптылығының бұзылуы. Ядролық реакцияларының негізгі түрлері және ядролық реакцияларының ӛту механизмі. Ауыр ядроларының бӛлінуі. Бӛлінудің элементарлық теориясы. Бӛліну энергиясының қолдануы (атомдық энергетика). Жеңіл ядроларынң синтезі. Термоядролық энергия қолданылудың проблемаларымен перспективалары. ҚОЛДАНЫЛАТЫН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІЫ Жалпы физика 1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. В 5 т. М., 1974-2004. 2. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., 1986. 3. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М., 1981. 4. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. М., 1983. 5. Калашников С.Г. Электричество. М., 1985. 6. Матвеев А.Н. Оптика. М., 1985. 7. Бутиков Е.И.Оптика. М., 1987. 8. Шпольский Э.В. Атомная физика. В2 т. М.,1982. 9. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. В 2 т. М., 1983. 10. Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика. М., 1980. 11. Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. М., 1987. 12. Вихман Э. Квантовая физика. М., 1977. Теоретикалық механика 1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М., 1988. 2. Ольховский И.И. Курс теоретической механики для физиков. М., 1978. 3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М., 1986. 7
Электродинамика 1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М., 1973. 2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М., 1982. 3. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., 1976. 4. Джексон Дж. Классическая электродинамика. М., 1965. Кванттық механика 1. Давыдов А.С. Квантовая механика. М., 1973. 2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. М., 1974. 3. Мессиа А. Квантовая механика. В 2 т. М., 1978. Термодинамика және статистикалық физика 1. Базаров И.П. Термодинамика. М., 1991. 2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М., 1976. 3. Леонтович М.А. Введение в термодинамику. М., 1983. 8