В настоящий Сборник включены задачи, предлагавшиеся в течение многих лет студентам Московского физико-технического института на экзаменах по физике. Инициатива издания настоящего Сборника главным образом принадлежит заведующему кафедрой физики проф. С. П. Капице.
Составители отобрали и отредактировали для Сборника те задачи из обширного архива кафедры физики МФТИ, которые казались наиболее интересными с физической точки зрения. В целом в Сборнике довольно высок удельный вес задач повышенной трудности.
По этому многие задачи, включенные в Сборник, снабжены решениями или подробными указаниями. Вместе с тем было признано целесообразным в ряде случаев не указывать ход решений и ограничиться приведением только окончательных ответов. В Сборнике предпочтительно использована система единиц СИ, а также абсолютная гауссова система.
Со времени выхода в свет первого издания этой книги прошло более десяти лет. Несмотря на то, что почти одновременно появилось несколько хороших книг, посвященных тому же разделу курса общей физики, наша книга нашла своих читателей. Об этом свидетельствует быстрое исчезновение книги с полок книжных магазинов, не исключая и букинистических.
За истекшее время мнение авторов о том, каким должен быть курс молекулярной физики в высшей школе, не претерпел существенных изменений, однако в настоящем издании книга частично переработана: некоторые параграфы написаны заново, изменен порядок расположения некоторых других, введены новые параграфы. Эти изменения отчасти вызваны опытом «эксплуатации» книги, отчасти — изменениями, происходящими с течением времени в самой физике.
RU“>Изучены характеристики модели ВЧ индуктивного ионного двигателя, работающего на азоте и кислороде, при наложении на разряд внешнего продольного магнитного поля с индукцией не более 75 Гс. Экспериментально показано, что наибольший ток ионов удается получить, используя магнитные поля с индукцией 18 и 70 Гс. В рабочем диапазоне f = 10–25 см3/мин для тока 200 мА цена иона, рассчитанная на основании значений мощности ВЧ-генератора, составляет величину 1400–1500 Вт/А. Оценка цены иона по величине вложенной в плазму мощности позволяет определить минимально возможную для рассматриваемого прототипа ВЧ ионного двигателя величину цены иона в 850 Вт/А.
Измерено распределение интенсивности свечения второй положительной системы азота по высоте в разряде с жидким электролитным анодом при атмосферном давлении в воздухе. Показано, что интенсивность свечения второй положительной системы азота имеет абсолютный максимум вблизи металлического электрода, превосходящий по интегральной интенсивности свечения интегральную интенсивность свечения всего остального разряда. Показано, что вращательные температуры молекулярного азота в разряде с жидким анодом вблизи поверхности раствора и вблизи металлического электрода в диапазоне токов 20–40 мА монотонно растут с ростом разрядного тока, причём вблизи металлического электрода они в 1,2–1,6 раз выше, чем вблизи поверхности раствора.
Исследовано влияние температуры расплава металлургического кремния на эффективность плазмохимической очистки с использованием электронного пучка.
При плазмохимическом рафинировании протекают следующие процессы: испарение легколетучих примесей за счет быстрого разогрева металлургического кремния с помощью электронного пучка; перевод трудно испаряемых в вакууме примесей в их легколетучие соединения в химически активной окислительной электронно-пучковой плазме.
Установлено, что удаление разных групп примесей необходимо проводить при разных температурах в диапазоне 1300–1900 °С.
Выполнен анализ исследований свечения метеорных потоков, зарегистрированных в международных космических экспериментах «УФ-атмосфера» » с 2019 г. и «Терминатор» на международной космической станции. Анализ показал, что количество зарегистрированных случаев свечения метеоров в УФ области спектра в атмосфере превышает расчетное зенитное часовое число событий, которые увидел бы наблюдатель на Земле. Это различие может быть связано с более точной регистрацией мелких частиц, слабое свечение которые не видно с поверхности Земли на фоне шумов. Обнаружены аэрозольные слоистые структуры в верхних слоях атмосферы при прохождении метеорами высот 90–100 км, как следствие непрерывного поступления микрочастиц из метеорных потоков в период эпохи. При ударе высокоскоростных частиц метеорных потоков о поверхность космического объекта возникают импульсная плазма, импульсные электрические и магнитные поля, импульсы электрического тока, которые воздействуют на космические аппараты и могут приводить к разрушающему воздействию на электронику и на компьютерные программы, что может приводить к отказу аппаратуры.
Курс физики, включающий в себя разделы по электричеству и магнетизму, колебаниям и волнам, предназначен для высших технических учебных заведений разных специальностей. Рукопись была подготовлена одним из основателей отечественной методики физики профессором Николаем Владимировичем Кашиным незадолго до смерти (1959 г.).
Однако в дальнейшем понадобилось ее перестроить и дополнить в соответствии с новой программой (1961 г.) курса физики Министерства высшего и среднего специального образования СССР. Сейчас книга по объему знаний полностью отвечает этой программе.
Если бы физика была чисто экспериментальной наукой, то ее задача исчерпывалась бы обнаружением и тщательным описанием тех или иных явлений природы.
Например, можно было бы довольствоваться наблюдением и описанием явлений свечения при прохождении тока через разреженные газы.
Такой метод работы в наше время с полным основанием считается неудовлетворительным, тем более, что даже современной технике информации не под силу создать картотеку, позволяющую указать, что будет происходить при заданных условиях в той или иной установке.
Как только ставится вопрос о взаимосвязи явлений, мы вступаем в область теории, которая связывает друг с другом наблюдаемые явления и не только объясняет обнаруженные, но и предсказывает новые явления, основываясь на более или менее непосредственной проверяемых основных гипотезах.
Учебное пособие по разделам электричества и оптики экспериментальной физики составлено в соответствии с программой по общему курсу физики и по физическому практикуму для физических и физико-математических факультетов университетов и педагогических институтов.
Содержит описания выполняемых студентами названных вузов параллельно со слушанием курса лекций по общей физике и работе в семинариях экспериментальных задач, поставленных в физическом практикуме Московского университета и выдержавших практическую проверку в ходе студенческих занятий на протяжении многих лет.
Каждая лабораторная задача содержит краткое изложение сущности изучаемого явления с ссылками на литературу, в которой это явление описано подробно, и подробные указания по использованию аппаратуры, по порядку изучения данного явления, методике обработки экспериментальных результатов, их обсуждению и формулированию выводов.
В учебное пособие включены описание 58 экспериментов с элементами исследования явлений из разделов электростатики, постоянного тока, магнитных явлений, электромагнитных колебаний и волн, а также физической и геометрической оптики.
Подготовлено коллективом авторов кафедры общей физики физического факультета Московского государственного университета и рекомендовано Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для соответствующих вузов.
Теория теплоты, как и теория электричества, имеет два аспекта. Феноменологическая теория теплоты — термодинамика — оперирует такими понятиями макромира, как температура, количество теплоты и т. п. Эти величины непосредственно измеримы. Экспериментально установленные законы термодинамики имеют то преимущество, что они не опираются ни на какие гипотезы.
С другой стороны, именно для законов термодинамики, таких, например, как закон возрастания энтропии, чувствуется потребность в более глубоком их обосновании. Это обоснование дает статистическая теория, которая основана на атомистических представлениях и поэтому обладает большей наглядностью.
В теории теплоты нередко бывает полезно взглянуть на существо излагаемого материала с точки зрения того и другого метода, но обычно термодинамическая и статистическая теории излагаются по отдельности. Это вовсе не означает, что между ними имеется непроходимая грань.