Podstawy fizyki Władysław Bogusz, Jerzy Garbarczyk, Franciszek Krok

Spis treści książki

PRZEDMOWA  DO WYDANIA VI 9

1.   PRZEDMIOT,  JĘZYK  I METODOLOGIA FIZYKI   11

1.1.   Czym jest fizyka?   11

1.2.   Wielkości fizyczne   11

1.3.   Pomiar wielkości fizycznych.  Rzędy wielkości   17

1.3.1.   Definicja  pomiaru.  Jednostki i ich układy   17

1.3.2.   Rzędy wielkości   18

1.4.   Prawa  i zasady fizyki   19

1.5.   Modele  matematyczne. Teorie fizyczne   20

1.6.   Związek  fizyki z innymi naukami.  Rola  komputerów w fizyce   22

1.7.   Oddziaływania fundamentalne   23

2.   MECHANIKA KLASYCZNA   25

2.1.   Wstęp   25

2.2.   Knematyka   26

2.2.1.   Układy współrzędnych   27

2.2.2.   Tor  i równania toru   29

2.2.3.   Prędkość i przyspieszenie   29

2.2.4.   Składowe styczna i normalna przyspieszenia   31

2.2.5.   Klasyfikacja ruchów   33

2.2.6.   Całkowanie  kinematycznych równań ruchu. Droga   33

2.2.7.   Prędkość  kątowa  i przyspieszenie kątowe   35

2.3.   Dynamika   38

2.3.1.   Masa  i moment bezwładności   38

2.3.2.   Siła i moment siły   42

2.3.3.   Pęd  i moment pędu   43

2.3.4.   Zasady dynamiki   46

2.3.5.   Układy inercjalne. Niezmienniczość względem

transformacji Galileusza   50

2.3.6.   Układy  nieinercjalne. Siły bezwładności   53

2.3.7.   Ruch ciał o  zmiennej masie   59

2.4.   Praca,  moc i energia   61

2.4.1.   Definicja pracy   61

2.4.2.   Siły  zachowawcze i niezachowawcze   64

2.4.3.   Energia  kinetyczna i potencjalna   65

2.5.   Zasady zachowania   66

2.5.1.   Zasada zachowania pędu   66

2.5.2.   Zasada  zachowania momentu pędu   68

2.5.3.   Zasada  zachowania energii mechanicznej   69

2.5.4.   Zasady zachowania w mechanice a ogólne właściwości czasu i przestrzeni   71

2.5.5.   Inne zasady  zachowania  i  ich  rola w fizyce   76

2.6.   Oddziaływanie  grawitacyjne   79

2.6.1.   Siła grawitacyjna   79

2.6.2.   Pole  grawitacyjne   80

2.6.3.   Ruch w polu grawitacyjnym.  Prawa Keplera   87

3.   MECHANIKA   PŁYNÓW   93

3.1.   Klasyfikacja płynów   93

3.2.   Klasyfikacja  przepływów.  Liczba  Reynoldsa  i  podobieństwo hydrodynamiczne 95

3.3.   Równanie ciągłości płynu   99

3.4.   Równanie  Bernoulliego  i jego zastosowania   101

3.5.   Wektorowe pole prędkości   104

4.   TERMODYNAMIKA    FENOMENOLOGICZNA   111

4.1.   Opis  fenomenologiczny  a statystyczny   111

4.2.   Energia  wewnętrzna układu termodynamicznego   112

4.3.   Zerowa  zasada  termodynamiki   114

4.4.   Równowaga   termodynamiczna   115

4.5.   Praca i ciepło   118

4.6.   Pierwsza  zasada  termodynamiki   119

4.7.   Funkcje  stanu a funkcje procesu   122

4.8.   Gaz  doskonały   124

4.9.   Gazy  rzeczywiste   128

4.10.   Proces  politropowy  i  jego szczególne przypadki   132

4.11.   Cykle termodynamiczne. Sprawność maszyn cieplnych   134

4.12.   Entropia   138

4.13.   Druga  zasada  termodynamiki   143

4.14.   Trzecia  zasada  termodynamiki   146

4.15.   Potencjały   termodynamiczne   147

4.16.   Reguła faz  Gibbsa. Diagramy fazowe   149

4.17.   Równanie   Clausiusa-Clapeyrona   153

5.   TERMODYNAMIKA     STATYSTYCZNA   154

5.1.   Podstawowe   pojęcia statystyki  fizycznej   154

5.2.   Stan mikroskopowy i stan makroskopowy. Prawdopodobieństwo termodynamiczne 159

5.3.   Statystyczna interpretacja równowagi i entropii   161

5.4.   Mikroskopowa  interpretacja  ciśnienia i temperatury   167

5.5.   Zasada ekwipartycji energii   170

5.6.   Średnia droga swobodna   172

5.7.   Rozkład Boltzmanna   174

5.8.   Rozkład Maxwella   180

5.9.   Zjawiska  transportu  w  gazach   186

5.9.1.   Transport masy — dyfuzja   187

5.9.2.   Transport energii —  przewodnictwo cieplne   189

5.9.3.   Transport  pędu — lepkość   191

6.   ELEKTROSTATYKA   194

6.1.   Wstęp   194

6.2.   Prawo Coulomba   195

6.3.   Pole elektryczne   196

6.4.   Układy  ładunków punktowych. Dipol elektryczny   200

6.5.   Zastosowanie prawa Coulomba do obliczania natężenia polaciągłych rozkładów ładunków   203

6.6.   Prawo Gaussa   206

6.7.   Postać  różniczkowa prawa Gaussa   209

6.8.   Potencjał elektryczny   211

6.9.   Pojemność elektryczna przewodnika   216

6.10.   Energia pola elektrycznego   218

6.11.   Siły ponderomotoryczne — elektrometr bezwzględny Kelvina   221

6.12.   Łączenie kondensatorów   222

6.13.   Pole  elektryczne  w ośrodku materialnym   224

6.14.   Mechanizmy  polaryzacji  elektrycznej w dielektrykach   230

6.14.1.   Substancje niepolarne   231

6.14.2.   Dielektryki polarne   233

6.15.   Ferroelektryki   236

7.   PRĄD ELEKTRYCZNY   240

7.1.   Podstawowe  wiadomości  o prądzie stałym   240

7.2.   Teoria Drudego-Lorentza przewodnictwa elektrycznego metali   245

7.3.   Prawa Kirchhoffa   247

7.4.   Praca prądu elektrycznego   251

7.5.   Roztwory  elektrolityczne  — prawa  elektrolizy Faradaya   252

7.6.   Przewodność równoważnikowa roztworów. Liczby przenoszenia   257

8.   MAGNETYZM  I INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA   260

8.1.   Siła Lorentza — wektor  indukcji magnetycznej   260

8.2.   Ruch cząstek  naładowanych w polu magnetycznym   261

8.3.   Siła elektrodynamiczna —  moment magnetyczny  obwodu  z prądem   263

8.4.   Zjawisko Halla   266

8.5.   Pole magnetyczne prądu   267

8.5.1.   Doświadczenie Oersteda   267

8.5.2.   Prawo Ampera   268

8.5.3.   Prawo Biota-Savarta   271

8.6.   Magnes stały   274

8.7.   Względność pola magnetycznego   275

8.8.   Zjawisko indukcji elektromagnetycznej   276

8.9.   Zjawisko  indukcji własnej. Indukcyjność cewki   283

8.10.   Energia pola magnetycznego   290

8.11.   Indukcja wzajemna   292

8.12.   Magnetyczne właściwości materii   295

8.12.1.   Dia-,  para- i ferromagnetyzm   295

8.12.2.   Elementarny model diamagnetyzmu   298

8.12.3.   Paramagnetyzm   299

8.12.4.   Ferromagnetyzm   300

8.13.   Prawo Ampera dla magnetyków. Trzy wektory magnetyczne   303

8.14.   Obwody magnetyczne   307

8.15.   Równania Maxwella   309

9.   DRGANIA I FALE   315

9.1.   Drgania harmoniczne proste   315

9.2.   Ogólne  rozwiązanie  równania  drgań — drgania tłumione   320

9.3.   Drgania  wymuszone w układzie  bez tłumienia   323

9.4.   Drgania  wymuszone  z tłumieniem — rezonans   325

9.5.   Indukcyjność i  pojemność  w  obwodzie prądu zmiennego   328

9.6.   Składanie  drgań. Analiza fourierowska   331

9.7.   Równanie fali  akustycznej. Elementy akustyki   334

9.8.   Rozwiązania równania falowego   338

9.9.   Fale elektromagnetyczne   340

9.10.   Promieniowanie dipola elektrycznego   344

9.11.   Widmo fal elektromagnetycznych   347

9.12.   Nakładanie się fal  —  prędkość grupowa   348

9.13.   Fale stojące   350

9.14.   Odbicie fal  od granicy  dwóch ośrodków   352

9.15.   Elementarna  teoria  dyspersji fal elektromagnetycznych   354

9.16.   Zasada  Fermata  i zasada Huygensa   356

9.17.   Zjawiska interferencyjne   358

9.18.   Dyfrakcja fal elektromagnetycznych   365

9.18.1.   Dyfrakcja  na pojedynczej szczelinie   365

9.18.2.   Zdolność  rozdzielcza siatki dyfrakcyjnej   369

9.19.   Polaryzacja światła   371

10.   SZCZEGÓLNA TEORIA WZGLĘDNOŚCI   375

10.1.   Wprowadzenie   375

10.1.1.   Doświadczenie Michelsona Morleya   376

10.2.   Transformacja  Lorentza  współrzędnych i czasu   378

10.2.1.   Relatywistyczne dodawanie prędkości   382

10.2.2.   Skrócenie  długości  w kierunku ruchu   383

10.2.3.   Dylatacja czasu   384

10.2.4.   Jednoczesność dwóch zdarzeń   384

10.2.5.   Potwierdzenie  mionowe teorii względności   385

10.2.6.   Interwał czasoprzestrzenny   386

10.3.   Elementy dynamiki relatywistycznej   386

10.3.1.   Zależność  masy od prędkości   387

10.3.2.   Praca rozpędzania ciała   388

11.   PODSTAWY DOŚWIADCZALNE MECHANIKI KWANTOWEJ — KWANTY   392

11.1.   Promieniowanie termiczne   392

11.1.1.   Wiadomości wstępne   392

11.1.2.   Prawa promieniowania cieplnego   394

11.1.3.   Teoria Rayleigha-Jeansa   396

11.1.4.   Teoria  Plancka  widma emisji cieplnej   401

11.2.   Zjawisko fotoelektryczne   405

11.3.   Zjawisko Comptona   409

11.4.   Promieniowanie rentgenowskie   413

11.5.   Dualizm korpuskularno-falowy promieniowania   415

11.6.   Oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią   416

12.   PODSTAWY DOŚWIADCZALNE MECHANIKI KWANTOWEJ — BUDOWA ATOMU   418

12.1.   Odkrycie elektronu   418

12.2.   Model  Thomsona budowy atomu   419

12.3.   Odkrycie jądra atomowego — model Rutherforda budowy atomu   420

12.4.   Model  Bohra  budowy atomu wodoru   421

12.4.1.   Widma atomowe   422

12.4.2.   Postulaty Bohra   423

12.4.3.   Poprawka  na  skończoną masę jądra   428

12.4.4.   Doświadczenie Francka-Hertza   428

12.4.5.   Charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie   430

12.4.6.   Dyfrakcja promieni X   432

12.4.7.   Zasada korespondencji   434

12.4.8.   Wady teorii Bohra   436

13.   ELEMENTY MECHANIKI KWANTOWEJ   437

13.1.   Hipoteza de Broglie’a   437

13.2.   Interpretacja  reguł kwantowych Bohra   440

13.3.   Probabilistyczna  interpretacja fal materii   441

13.4.   Paczka falowa   442

13.5.   Zasada nieoznaczoności Heisenberga   444

13.6.   Równanie  Schr¨odingera    447

13.7.   Rozwiązania  równania  Schr¨odingera  dla  wybranych potencjałów    450

13.7.1.   Potencjał stały   451

13.7.2.   Próg potencjału   453

13.7.3.   Bariera potencjału   459

13.7.4.   Studnia potencjału   461

13.7.5.   Oscylator harmoniczny   466

13.8.   Kwantowa  teoria atomu wodoru   469

13.9.   Postulaty mechaniki kwantowej   475

13.10.   Moment  pędu  w mechanice kwantowej   478

13.11.   Moment magnetyczny elektronu   480

13.12.   Spin elektronu   482

13.13.   Doświadczenie  Sterna i Gerlacha   484

13.14.   Atomy wieloelektronowe   486

13.14.1.   Zakaz Pauliego   486

13.14.2.   Układ okresowy pierwiastków   487

13.14.3.   Zjawisko Zeemana   490

13.14.4.   Statystyki kwantowe   492

13.15.   Natężenie linii widmowych — prawdopodobieństwo przejść elektronu   499

13.16.   Emisja  wymuszona  fotonów — laser   501

14.   ELEMENTY  FIZYKI CIAŁA STAŁEGO   506

14.1.   Budowa  i  podstawowe  właściwości ciał stałych   506

14.2.   Wiązania  w ciałach stałych   509

14.3.   Energia  wiązania sieci jonowej   513

14.4.   Elektrony  swobodne metalu  — model Sommerfelda   518

14.5.   Ciepło  molowe  sieci  krystalicznej — model Einsteina   523

14.6.   Drgania sieci   526

14.7.   Model  Debye’a ciepła  molowego sieci krystalicznej   530

14.8.   Napięcia kontaktowe   532

14.9.   Zjawisko termoemisji   537

14.10.   Nadprzewodnictwo   539

14.10.1.   Zależność  temperatury przejścia  od pola magnetycznego   540

14.10.2.   Efekt izotopowy   540

14.11.   Pasmowa  teoria ciał stałych   543

14.12.   Masa  efektywna nośników ładunku   549

14.13.   Półprzewodniki samoistne   551

14.14.   Półprzewodniki domieszkowe   553

14.15.   Złącze p-n   556

14.16.   Czas  życia nośników mniejszościowych  — tranzystor   561

14.17.   Tranzystor polowy   566

15.   ELEMENTY FIZYKI JĄDROWEJ   569

15.1.   Własności jąder atomowych   569

15.1.1.   Skład jądra atomowego    569

15.1.2.   Rozmiar jądra atomowego    570

15.1.3.   Masa jądra atomowego    571

15.1.4.   Defekt masy — energia wiązania jądra    572

15.1.5.   Spin i moment magnetyczny jądra atomowego .    574

15.1.6.   Siły jądrowe    576

15.2.   Modele   jądra atomowego    579

15.2.1.   Wiadomości wstępne    579

15.2.2.   Model kroplowy .    580

15.2.3.   Model gazu Fermiego    582

15.2.4.   Model powłokowy    584

15.2.5.   Model kolektywny    585

15.3.   Przemiany  jądrowe 586

15.3.1.   Wiadomości wstępne   586

15.3.2.   Przemiana α   588

15.3.3.   Przemiana β   591

15.3.4.   Promieniowanie  γ. Zjawisko  M¨ossbauera   596

15.4.   Reakcje jądrowe   598

15.4.1.   Klasyfikacje reakcji jądrowych   598

15.4.2.   Modele reakcji jądrowych   600

15.4.3.   Reakcje rozszczepienia   601

15.4.4.   Reakcje syntezy termojądrowej   605

15.5.   Oddziaływanie  promieniowania  jądrowego z materią   608

15.6.   Detekcja promieniowania jądrowego   611

15.7.   Akceleratory cząstek naładowanych   612

SKOROWIDZ   615

pokaż cały spis treści

ukryj recenzje