У довіднику подано визначення основних фізичних понять, коротко сформульовано фізичні закони і суть явищ, які ці закони описують, наведено математичні поняття, необхідні для користування довідником. Це видання суттєво перероблене з урахуванням нових досягнень фізичної науки і чинної програми курсу фізики у вищих навчальних закладах. Для працівників інженерно-технічного профілю, студентів і аспірантів вищих навчальних закладів, викладачів вищої та середньої школи, а також для усіх, хто цікавиться фізикою. ЗМІСТ ПЕРЕДМОВА 3 Розділ І Фізичні основи класичної механіки Глава 1. Кінематика матеріальної точки і абсолютно твердого тіла 5 1. Попередні поняття 5 2. Швидкість точки 12 3. Прискорення точки 14 4. Кінематика твердого тіла 17 5. Абсолютний, відносний і переносний рухи 23 6. Деякі випадки додавання рухів твердого тіла 26 Глава 2. Динаміка поступального руху 28 1. Перший закон Ньютона 28 2. Сила 30 3. Маса тіла 33 4. Другий закон Ньютона 36 5. Третій закон Ньютона 38 6. Закон зміни імпульсу 39 7. Закон збереження імпульсу 41 8. Рух тіла змінної маси 42 9. Механічний принцип відносності 44 10. Закон всесвітнього тяжіння 45 11. Гравітаційне поле 48 12. Зовнішнє тертя 52 13. Рух у неінерціальних системах відліку 54 Глава 3. Робота і механічна енергія 56 1. Енергія 56 2. Робота 57 3. Потенціальні поля і сили. Силова функція 60 4. Механічна енергія 63 5. Закон збереження механічної енергії 69 6. Удар 70 Глава 4. Динаміка обертального руху 72 1. Момент інерції 72 2. Момент імпульсу 77 3. Закон зміни моменту імпульсу 80 4. Закон збереження моменту імпульсу 82 5. Рух під дією центральних сил 85 6. Гіроскоп 89 Глава 5. Основи аналітичної механіки 93 1. Основні поняття й означення 93 2. Рівняння Лагранжа другого роду 97 3. Функція Гамільтона. Канонічні рівняння Гамільтона 101 4. Поняття про варіаційні принципи механіки 105 5. Канонічні перетворення 112 6. Закони збереження 118 Глава 6. Механічні коливання 122 1. Основні поняття 122 2. Малі коливання системи, що має один ступінь вільності 127 3. Малі коливання системи з декількома ступенями вільності 137 4. Коливання нелінійної системи, що має один ступінь вільності 150 Розділ II Основи термодинаміки і молекулярної фізики Глава 1. Основні поняття 162 Глава 2. Закони ідеальних газів 168 1. Ідеальні гази 168 2. Суміші ідеальних газів 170 Глава 3. Перший закон термодинаміки 172 1. Внутрішня енергія та ентальпія 172 2. Робота і теплота 174 3. Теплоємність 175 4. Перший закон термодинаміки 177 5. Прості термодинамічні процеси ідеальних газів 180 Глава 4. Другий і третій закови термодинаміки . 184 1. Оборотні і необоротні процеси 184 2. Колові процеси (цикли). Цикл Карно 185 3. Другий закон термодинаміки 192 4. Ентропія 193 5. Основне співвідношення термодинаміки 197 6. Характеристичні функції і термодинамічні потенціали 199 7. Основні диференціальні рівняння термодинаміки 203 8. Діаграма s-T 207 9. Багатокомпонентні і багатофазні системи. Умови термодинамічної рівноваги 211 10. Хімічна рівновага 220 11. Третій закон термодинаміки 224 Глава 5. Кінетична теорія газів 225 1. Основне рівняння кінетичної теорії газів 225 2. Закон розподілу молекул за швидкостями 226 3. Середня довжина вільного пробігу молекул 230 4. Явища перенесення у газах 231 5. Властивості розріджених газів 237 Глава 6. Елементи статистичної фізики 240 1. Вступ 240 2. Ймовірність стану системи. Середні значення фізичних величин 241 3. Розподіл Гіббса 243 4. Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями вільності 247 5. Розподіл Максвелла-Больцмана 248 6. Квантова статистика 249 7. Квантові розподіли Бозе-Ейнштейна та Фермі-Дірака 250 8. Вироджений газ 252 9. Теплоємності одноатомних і двохатомних газів 258 10. Статистичний зміст другого закону термодинаміки 262 11. Флуктуації 263 12. Вплив флуктуацій на чутливість вимірювальних приладів 267 13. Електричні флуктуації в радіоапаратурі 268 14. Броунівський рух 269 Глава 7. Реальні гази і пара 271 1. Рівняння стану реальних газів 271 2. Сили міжмолекулярної взаємодії в газах 273 3. Дроселювання газів. Ефект Джоуля-Томсона 275 4. Ізотерми реальних газів. Пара. Критичний стан речовини 277 5. Зрідження газів 279 Глава 8. Рідини 279 1. Загальні властивості і будова рідин 279 2. Властивості поверхневого шару рідини 284 3. Змочування. Капілярні явища 285 4. Випаровування і кипіння рідин 287 5. Властивості розведених розчинів 289 6. Надтекучість (надлеткість) гелію 291 Глава 9. Кристалічні тверді тіла 293 1. Загальні властивості і будова твердих тіл 293 2. Теплове розширення твердих тіл 296 3. Теплопровідність твердих тіл 298 4. Теплоємність твердих тіл 303 5. Фазові перетворення твердих тіл 305 6. Адсорбція 308 7. Пружні властивості твердих тіл 309 Розділ ІІІ Основи гідроаеромеханіки Глава 1. Гідроаеростатика 316 1. Вступ 316 2. Гідроаеростатика 317 Глава 2. Кінематика рідини і газу 320 1. Основні поняття 320 2. Рівняння неперервності 324 Г л а в а 3. Гідроаеродинаміка 325 1. Рівняння руху ідеальної і в'язкої рідин 325 2. Рівняння енергії 332 3. Елементи теорії розмірностей і теорії подібності 335 4. Рух тіл у рідині. Примежовий шар 341 5. Рух рідин у трубах 345 Р о з д і л IV Електрика і магнетизм Глава 1. Електростатика 349 1. Основні поняття. Закон Кулона 349 2. Електричне поле. Напруженість поля 351 3. Електричне зміщення. Теорема Гаусса-Остроградського для потоку зміщення 355 4. Потенціал електростатичного поля 357 5. Провідники в електростатичному полі 363 6. Електроємність 365 7. Діелектрики в електричному полі 368 8. Сегнетоелектрики. П'єзоелектричний ефект 377 9. Енергія заряженого провідника й електричного поля 378 Глава 2. Постійний електричний струм у металах 381 1. Основні поняття й означення 381 2. Електронна теорія провідності 383 3. Закони постійного струму 387 4. Правила Кірхгофа 390 Глава 3. Електричний струм у рідинах і газах 393 1. Провідність рідин. Електролітична дисоціація 393 2. Закони електролізу 395 3. Дискретність електричного заряду 396 4. Закон Ома для струму в рідинах 396 5. Електропровідність газів 397 6. Несамостійний газовий розряд 398 7. Самостійний газовий розряд 398 8. Поняття про плазму 403 Глава 4. Електричний струм у напівпровідниках 408 1. Власна провідність напівпровідників 408 2. Домішкова провідність напівпровідників 410 3. Явище Холла в металах і напівпровідниках 416 Глава 5. Контактні, термоелектричні та емісійні явища 417 1. Контактні явища в металах. Закони Вольти 417 2. Контактні явища в напівпровідниках 420 3. Термоелектричні явища в металах і напівпровідниках 429 4. Емісійні явища в металах 435 Глава 6. Магнітне поле постійного струму 438 1. Магнітне поле. Закон Ампера 438 2. Закон Біо-Савара-Лапласа 440 3. Найпростіші магнітні поля струмів 442 4. Дія магнітного поля на провідники зі струмами. Взаємодія провідників 447 5. Закон повного струму. Магнітні кола. 448 6. Робота переміщення провідника зі струмом у магнітному полі 452 Глава 7. Рух заряджених частинок в електричному і магнітному полях 453 1. Сила Лоренца 453 2. Питомий заряд частинок. Mac-спектрографія 455 3. Прискорювачі заряджених частинок 456 4. Основи електронної оптики 459 Глава 8. Електромагнітна індукція 466 1. Основний закон електромагнітної індукції 466 2. Вихрові індукційні струми 468 3. Явище самоіндукції 469 4. Взаємна індукція 473 5. Енергія магнітного поля електричного струму 474 Глава 9. Магнітні властивості речовини 475 1. Магнітні моменти електронів та атомів 475 2. Класифікація магнетиків 479 3. Діамагнетизм 481 4. Парамагнетизм 481 5. Магнітне поле у магнетиках 484 6. Феромагнетизм 486 7. Надпровідність 492 Глава 10. Електромагнітні коливання 495 1. Коливальний контур 495 2. Вимушені електромагнітні коливання 498 Глава 11. Основи електродинаміки нерухомих середовищ 503 1. Загальна характеристика теорії Максвелла 503 2. Перше рівняння Максвелла 504 3. Струм зміщення. Друге рівняння Максвелла 505 4. Повна система рівнянь Максвелла для електромагнітного поля 507 5. Розв'язування рівнянь Максвелла методом потенціалів, що запізнюються (при є, ц = const) 509 6. Закони збереження в електромагнітному полі 510 7. Основні положення електромагнітної теорії. Система рівнянь Лоренца 512 8. Усереднювання рівнянь мікрополя 513 Глава 12. Основи магнітної гідродинаміки. 515 1. Рівняння магнітної гідродинаміки 515 2. Хвилі магнітогідродинаміки 519 3. Розриви й ударні хвилі 522 Глава 13. Основи спеціальної теорії відносності 526 1. Принцип відносності Ейнштейна 526 2. Інтервал 528 3. Перетворення Лоренца і їхні наслідки 530 4. Перетворення швидкості і прискорення 532 5. Релятивістська динаміка 534 6. Перетворення Лоренца для електромагнітного поля 537 7. Ефект Доплера для електромагнітних хвиль 539 Розділ V Хвильові процеси Глава 1. Основи акустики 541 1. Вступ 541 2. Швидкість поширення звукових хвилі (швидкість звуку) 542 3. Хвильове рівняння 543 4. Поздовжні синусоїдальні хвилі 547 5. Енергія акустичних хвиль 550 6. Відбивання і заломлення поздовжніх акустичних хвиль (за відсутності дифракційних явищ) 553 7. Стоячі хвилі 557 8. Ефект Доплера в акустиці 561 9. Поглинання і розсіювання звукових хвиль 561 10. Елементи фізіологічної акустики 563 11. Ультразвук 565 12. Ударні хвилі в газах 568 Глава 2. Електромагнітні хвилі 574 1. Загальна характеристика 574 2. Випромінювання електромагнітних хвиль у вакуумі 582 Глава 3. Проходження світла через межу двох середовищ 591 1. Взаємодія електромагнітних хвиль з речовиною 591 2. Відбивання і заломлення світла діелектриками 593 3. Поляризація світла при відбиванні і заломленні 599 4. Основи металооптики 601 Глава 4. Інтерференція світла 604 1. Когерентні хвилі 604 2. Інтерференція у тонких плівках 610 3. Інтерференція багатьох хвиль 614 Глава 5. Дифракція світла 615 1. Принцип Гюйгенса-Френеля 615 2. Графічне додавання амплітуд вторинних хвиль 618 3. Дифракція Френеля 621 4. Дифракція Фраунгофера 624 5. Дифракційні явища на багатовимірних структурах 632 6. Дифракція радіохвиль 635 Глава 6. Геометрична оптика 636 1. Основні положення 636 2. Плоске дзеркало. Плоскопаралельна пластинка. Призма 637 3. Заломлення і відбивання на сферичній поверхні 639 4. Тонкі лінзи 642 5. Центровані оптичні системи 646 6. Основні оптичні прилади 650 7. Похибки оптичних систем 654 8. Роздільна здатність оптичних приладів 659 9. Основи фотометрії 662 Глава 7. Поляризація світла 665 1. Способи отримання поляризованого світла 665 2. Елементи кристалооптики 667 3. Подвійне променезаломлення 673 4. Штучне подвійне променезаломлення 677 5. Аналіз поляризованого світла. Еліптична і колова поляризація світла 679 6. Інтерференція поляризованих променів. 681 7. Обертання площини поляризації 683 Глава 8. Молекулярна оптика 686 1. Дисперсія світла 686 2. Спектральний аналіз 690 3. Поглинання світла 696 4. Розсіювання світла 697 Глава 9. Теплове випромінювання 702 1. Теплове випромінювання 702 2. Закони випромінювання абсолютно чорного тіла 703 3. Поняття про оптичну пірометрію 710 Глава 10. Дії світла 712 1. Фотоелектричний ефект 712 2. Ефект Комптона 717 3. Тиск світла 719 4. Хімічні дії світла 721 Глава 11. Люмінесценція 722 1. Класифікація процесів люмінесценції та їхнє протікання 722 2. Закономірності люмінесценції 725 Розділ VI Основи квантової механіки та атомної фізики Глава 1. Вступ у нерелятивістську квантову механіку 728 1. Хвильова функція 728 2. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга 730 3. Лінійні самоспряжені оператори … 732 4. Оператори динамічних змінних 734 5. Рівняння Шредінгера 739 6. Рівняння руху і закони збереження 742 7. Основи теорії представлень 745 Глава 2. Найпростіші задачі нерелятивістської механіки 750 1. Гармонічний осцилятор 750 2. Ротатор 753 3. Одновимірна прямокутна потенціальна яма 755 4. Тривимірна прямокутна потенціальна яма ......... 757 5. Потенціальний бар'єр 758 6. Рух електрона в центральному кулонівському полі ядра атома (водневоподібні іони) 762 7. Розсіювання частинок у центральному полі сил 766 8. Квазікласичне наближення 770 9. Рух електрона у періодичному полі 772 10. Квантові переходи 776 Глава 3. Атом 783 1. Атоми й іони з одним валентним електроном 783 2. Багатоелектронні атоми 787 3. Векторна модель атома 792 4. Ефект Зеємана і явища резонансу 797 5. Ефект Штарка у водневоподібних системах 803 6. Принцип Паулі. Періодична система елементів 804 7. Рентгенівське випромінювання. 813 Глава 4. Молекула 815 1. Іонні молекули 815 2. Атомні молекули 818 3. Електронні спектри молекул 822 4. Коливальні спектри молекул 827 5. Обертальні спектри молекул 829 6. Електронно-коливальні спектри молекул 833 7. Обертально-коливальні спектри молекул 835 8. Комбінаційні спектри молекул 837 9. Суцільні і дифузні спектри молекул 837 10. Молекулярна спектроскопія 839 11. Іонізація атомів і молекул 840 Розділ VII Основи ядерної фізики і фізики елементарних частинок Глава 1. Атомне ядро 842 1. Склад і розміри атомних ядер 842 2. Енергія зв'язку ядер. Ядерні сили. 844 3. Магнітні й електричні властивості іщер 848 4. Моделі ядра 851 Глава 2. Радіоактивність 855 1. Основні поняття 855 2. Альфа-розпад 862 3. Бета-розпад 864 4. Гамма-випромінювання 869 5. Проходження заряджених частино к і гамма-випромінювання через речовину 873 Глава 3. Ядерні реакції 881 1. Основні поняття 885 2. Загальна класифікація ядерних реакцій 890 3. Фізичні основи ядерної енергетики 896 Глава 4. Елементарні частинки 896 1. Принципи теорії 896 2. Фундаментальні частинки і взаємодії 909 3. Гравітація. Квантова електродинаміка 929 4. Сильна (кольорова) взаємодія 939 5. Слабка взаємодія 956 6. Електрослабка взаємодія 964 ДОДАТКИ 973 ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЖЧИК 992