М.: 2010.- 752с. М.: 1981.- Т.1 - 336с., Т.2 - 288с.
Книга известного физика из США Дж. Орира
представляет собой один из наиболее удачных в мировой литературе вводных курсов
по физике, охватывающих диапазон от физики как школьного предмета до доступного
описания ее последних достижений. Эта книга занимает почетное место на книжной
полке уже нескольких поколений российских физиков, причем для данного издания
книга существенно дополнена и осовременена. Автор книги - ученик выдающегося
физика XX века, Нобелевского лауреата Э. Ферми - в течение многих лет читал свой
курс студентам Корнельского университета. Этот курс может служить полезным
практическим введением к широко известным в России «Фейнмановским лекциям по
физике» и «Берклиевскому курсу физики». По своему уровню и содержанию книга
Орира доступна уже школьникам старших классов, но может представлять интерес и
для студентов, аспирантов, преподавателей, а также всех тех, кто желает не
просто систематизировать и пополнить свои знания в области физики, но и
научиться успешно решать широкий класс физических задач.
Формат: pdf (2010, 752с.)
Размер: 56 Мб
Смотреть, скачать: drive.google
Примечание: Ниже - цветной скан.
Том 1.
Формат: djvu (1981 , 336 с.)
Размер: 5,6 Мб
Смотреть, скачать: drive.google
Том 2.
Формат: djvu (1981 , 288 с.)
Размер: 5,3 Мб
Смотреть, скачать: drive.google
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора
русского издания 13
Предисловие 15
1. ВВЕДЕНИЕ 19
§ 1. Что такое физика? 19
§ 2. Единицы измерения 21
§ 3. Анализ размерностей 24
§ 4. Точность в физике 26
§ 5. Роль математики в физике 28
§ 6. Наука и общество 30
Приложение. Правильные ответы, не содержащие некоторых распространенных ошибок
31
Упражнения 31
Задачи 32
2. ОДНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 34
§ 1. Скорость 34
§ 2. Средняя скорость 36
§ 3. Ускорение 37
§ 4. Равномерно ускоренное движение 39
Основные выводы 43
Упражнения 43
Задачи 44
3. ДВУМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 46
§ 1. Траектории свободного падения 46
§ 2. Векторы 47
§ 3. Движение снаряда 52
§ 4. Равномерное движение по окружности 24
§ 5. Искусственные спутники Земли 55
Основные выводы 58
Упражнения 58
Задачи 59
4. ДИНАМИКА 61
§ 1. Введение 61
§ 2. Определения основных понятий 62
§ 3. Законы Ньютона 63
§ 4. Единицы силы и массы 66
§ 5. Контактные силы (силы реакции и трения) 67
§ 6. Решение задач 70
§ 7. Машина Атвуда 73
§ 8. Конический маятник 74
§ 9. Закон сохранения импульса 75
Основные выводы 77
Упражнения 78
Задачи 79
5. ГРАВИТАЦИЯ 82
§ 1. Закон всемирного тяготения 82
§ 2. Опыт Кавендиша 85
§ 3. Законы Кеплера для движений планет 86
§ 4. Вес 88
§ 5. Принцип эквивалентности 91
§ 6. Гравитационное поле внутри сферы 92
Основные выводы 93
Упражнения 94
Задачи 95
6. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ 98
§ 1. Введение 98
§ 2. Работа 98
§ 3. Мощность 100
§ 4. Скалярное произведение 101
§ 5. Кинетическая энергия 103
§ 6. Потенциальная энергия 105
§ 7. Гравитационная потенциальная энергия 107
§ 8. Потенциальная энергия пружины 108
Основные выводы 109
Упражнения 109
Задачи 111
7. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ
§ 1. Сохранение механической энергии 114
§ 2. Соударения 117
§ 3. Сохранение гравитационной энергии 120
§ 4. Диаграммы потенциальной энергии 122
§ 5. Сохранение полной энергии 123
§ 6. Энергия в биологии 126
§ 7. Энергия и автомобиль 128
Основные выводы 131
Приложение. Закон сохранения энергии для системы N частиц 131
Упражнения 132
Задачи 132
8. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА 136
§ 1. Введение 136
§ 2. Постоянство скорости света 137
§ 3. Замедление времени 142
§ 4. Преобразования Лоренца 145
§ 5. Одновременность 148
§ 6. Оптический эффект Доплера 149
§ 7. Парадокс близнецов 151
Основные выводы 154
Упражнения 154
Задачи 155
9. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА 159
§ 1. Релятивистское сложение скоростей 159
§ 2. Определение релятивистского импульса 161
§ 3. Закон сохранения импульса и энергии 162
§ 4. Эквивалентность массы и энергии 164
§ 5. Кинетическая энергия 166
§ 6. Масса и сила 167
§ 7. Общая теория относительности 168
Основные выводы 170
Приложение. Преобразование энергии и импульса 170
Упражнения 171
Задачи 172
10. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 175
§ 1. Кинематика вращательного движения 175
§ 2. Векторное произведение 176
§ 3. Момент импульса 177
§ 4. Динамика вращательного движения 179
§ 5. Центр масс 182
§ 6. Твердые тела и момент инерции 184
§ 7. Статика 187
§ 8. Маховики 189
Основные выводы 191
Упражнения 191
Задачи 192
11. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 196
§ 1. Гармоническая сила 196
§ 2. Период колебаний 198
§ 3. Маятник 200
§ 4. Энергия простого гармонического движения 202
§ 5. Малые колебания 203
§ 6. Интенсивность звука 206
Основные выводы 206
Упражнения 208
Задачи 209
12. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 213
§ 1. Давление и гидростатика 213
§ 2. Уравнение состояния идеального газа 217
§ 3. Температура 219
§ 4. Равномерное распределение энергии 222
§ 5. Кинетическая теория тепла 224
Основные выводы 226
Упражнения 226
Задачи 228
13. ТЕРМОДИНАМИКА 230
§ 1. Первый закон термодинамики 230
§ 2. Гипотеза Авогадро 231
§ 3. Удельная теплоемкость 232
§ 4. Изотермическое расширение 235
§ 5. Адиабатическое расширение 236
§ 6. Бензиновый двигатель 238
Основные выводы 240
Упражнения 241
Задачи 241
14. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 244
§ 1. Машина Карно 244
§ 2. Тепловое загрязнение окружающей среды 246
§ 3. Холодильники и тепловые насосы 247
§ 4. Второй закон термодинамики 249
§ 5. Энтропия 252
§ 6. Обращение времени 256
Основные выводы 259
Упражнения 259
Задачи 260
15. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СИЛА 262
§ 1. Электрический заряд 262
§ 2. Закон Кулона 263
§ 3. Электрическое поле 266
§ 4. Электрические силовые линии 268
§ 5. Теорема Гаусса 270
Основные выводы 275
Упражнения 275
Задачи 276
16. ЭЛЕКТРОСТАТИКА 279
§ 1. Сферическое распределение заряда 279
§ 2. Линейное распределение заряда 282
§ 3. Плоское распределение заряда 283
§ 4. Электрический потенциал 286
§ 5. Электрическая емкость 291
§ 6. Диэлектрики 294
Основные выводы 296
Упражнения 297
Задачи 299
17. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И МАГНИТНАЯ СИЛА 302
§ 1. Электрический ток 302
§ 2. Закон Ома 303
§ 3. Цепи постоянного тока 306
§ 4. Эмпирические данные о магнитной силе 310
§ 5. Вывод формулы для магнитной силы 312
§ 6. Магнитное поле 313
§ 7. Единицы измерения магнитного поля 316
§ 8. Релятивистское преобразование величин *8 и Е 318
Основные выводы 320
Приложение. Релятивистские преобразования тока и заряда 321
Упражнения 322
Задачи 323
18. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ 327
§ 1. Закон Ампера 327
§ 2. Некоторые конфигурации токов 329
§ 3. Закон Био-Савара 333
§ 4. Магнетизм 336
§ 5. Уравнения Максвелла для постоянных токов 339
Основные выводы 339
Упражнения 340
Задачи 341
19. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 344
§ 1. Двигатели и генераторы 344
§ 2. Закон Фарадея 346
§ 3. Закон Ленца 348
§ 4. Индуктивность 350
§ 5. Энергия магнитного поля 352
§ 6. Цепи переменного тока 355
§ 7. Цепи RC
и RL
359
Основные выводы 362
Приложение. Контур произвольной формы 363
Упражнения 364
Задачи 366
20. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ВОЛНЫ 369
§ 1. Ток смещения 369
§ 2. Уравнения Максвелла в общем виде 371
§ 3. Электромагнитное излучение 373
§ 4. Излучение плоского синусоидального тока 374
§ 5. Несинусоидальный ток; разложение Фурье 377
§ 6. Бегущие волны 379
§ 7. Перенос энергии волнами 383
Основные выводы 384
Приложение. Вывод волнового уравнения 385
Упражнения 387
Задачи 387
21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ 390
§ 1. Энергия излучения 390
§ 2. Импульс излучения 393
§ 3. Отражение излучения от хорошего проводника 394
§ 4. Взаимодействие излучения с диэлектриком 395
§ 5. Показатель преломления 396
§ 6. Электромагнитное излучение в ионизованной среде 400
§ 7. Поле излучения точечных зарядов 401
Основные выводы 404
Приложение 1. Метод фазовых диаграмм 405
Приложение2. Волновые пакеты и групповая скорость 406
Упражнения 410
Задачи 410
22. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВОЛН 414
§ 1. Стоячие волны 414
§ 2. Интерференция волн, излучаемых двумя точечными источниками 417
§3. Интерференция волн от большого числа источников 419
§ 4. Дифракционная решетка 421
§ 5. Принцип Гюйгенса 423
§ 6. Дифракция на отдельной щели 425
§ 7. Когерентность и не когерентность 427
Основные выводы 430
Упражнения 431
Задачи 432
23. ОПТИКА 434
§ 1. Голография 434
§ 2. Поляризация света 438
§ 3. Дифракция на круглом отверстии 443
§ 4. Оптические приборы и их разрешающая способность 444
§ 5. Дифракционное рассеяние 448
§ 6. Геометрическая оптика 451
Основные выводы 455
Приложение. Закон Брюстера 455
Упражнения 456
Задачи 457
24. ВОЛНОВАЯ ПРИРОДА ВЕЩЕСТВА 460
§ 1. Классическая и современная физика 460
§ 2. Фотоэффект 461
§ 3. Эффект Комптона 465
§ 4. Корпускулярно-волновой дуализм 465
§ 5. Великий парадокс 466
§ 6. Дифракция электронов 470
Основные выводы 472
Упражнения 473
Задачи 473
25. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА 475
§ 1. Волновые пакеты 475
§ 2. Принцип неопределенности 477
§ 3. Частица в ящике 481
§ 4. Уравнение Шредингера 485
§ 5. Потенциальные ямы конечной глубины 486
§ 6. Гармонический осциллятор 489
Основные выводы 491
Упражнения 491
Задачи 492
26. АТОМ ВОДОРОДА 495
§ 1. Приближенная теория атома водорода 495
§ 2. Уравнение Шредингера в трех измерениях 496
§ 3. Строгая теория атома водорода 498
§ 4. Орбитальный момент импульса 500
§ 5. Испускание фотонов 504
§ 6. Вынужденное излучение 508
§ 7. Боровская модель атома 509
Основные выводы 512
Упражнения 513
Задачи 514
27. АТОМНАЯ ФИЗИКА 516
§ 1. Принцип запрета Паули 516
§ 2. Многоэлектронные атомы 517
§ 3. Периодическая система элементов 521
§ 4. Рентгеновское излучение 525
§ 5. Связь в молекулах 526
§ 6. Гибридизация 528
Основные выводы 531
Упражнения 531
Задачи 532
28. КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СРЕДЫ 533
§ 1. Типы связи 533
§ 2. Теория свободных электронов в металлах 536
§ 3. Электропроводность 540
§ 4. Зонная теория твердых тел 544
§ 5. Физика полупроводников 550
§ 6. Сверхтекучесть 557
§ 7. Проникновение сквозь барьер 558
Основные выводы 560
Приложение. Различные применения/?- п -переход а (в радио и телевидении) 562
Упражнения 564
Задачи 566
29. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 568
§ 1. Размеры ядер 568
§ 2. Фундаментальные силы, действующие между двумя нуклонами 573
§ 3. Строение тяжелых ядер 576
§ 4. Альфа-распад 583
§ 5. Гамма- и бета-распады 586
§ 6. Деление ядер 588
§ 7. Синтез ядер 592
Основные выводы 596
Упражнения 597
Задачи 597
30. АСТРОФИЗИКА 600
§ 1. Источники энергии звезд 600
§ 2. Эволюция звезд 603
§ 3. Квантово-механическое давление вырожденного ферми-газа 605
§ 4. Белые карлики 607
§ 6. Черные дыры 609
§ 7. Нейтронные звезды 611
31. ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 615
§ 1. Введение 615
§ 2. Фундаментальные частицы 620
§ 3. Фундаментальные взаимодействия 622
§ 4. Взаимодействия между фундаментальными частицами как обмен квантами
поля-переносчика 623
§ 5. Симметрии в мире частиц и законы сохранения 636
§ 6. Квантовая электродинамика как локальная калибровочная теория 629
§ 7. Внутренние симметрии адронов 650
§ 8. Кварковая модель адронов 636
§ 9. Цвет. Квантовая хромодинамика 641
§ 10. «Видны» ли кварки и глюоны? 650
§ 11. Слабые взаимодействия 653
§ 12. Несохранение четности 656
§ 13. Промежуточные бозоны и неперенормируемость теории 660
§ 14. Стандартная модель 662
§ 15. Новые идеи: ТВО, суперсимметрия, суперструны 674
32. ГРАВИТАЦИЯ И КОСМОЛОГИЯ 678
§ 1. Введение 678
§ 2. Принцип эквивалентности 679
§ 3. Метрические теории тяготения 680
§ 4. Структура уравнений ОТО. Простейшие решения 684
§ 5. Проверка принципа эквивалентности 685
§ 6. Как оценить масштаб эффектов ОТО? 687
§ 7. Классические тесты ОТО 688
§ 8. Основные положения современной космологии 694
§ 9. Модель горячей Вселенной («стандартная» космологическая модель) 703
§ 10. Возраст Вселенной 705
§11. Критическая плотность и фридмановские сценарии эволюции 705
§ 12. Плотность материи во Вселенной и скрытая масса 708
§ 13. Сценарий первых трех минут эволюции Вселенной 710
§ 14. Вблизи самого начала 718
§ 15. Сценарий инфляции 722
§ 16. Загадка темной материи 726
ПРИЛОЖЕНИЕ А 730
Физические константы 730
Некоторые астрономические сведения 730
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 731
Единицы измерения основных физических величин 731
Единицы измерения электрических величин 731
ПРИЛОЖЕНИЕ В 732
Геометрия 732
Тригонометрия 732
Квадратное уравнение 732
Некоторые производные 733
Некоторые неопределенные интегралы (с точностью до произвольной постоянной) 733
Произведения векторов 733
Греческий алфавит 733
ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ И ЗАДАЧАМ 734
УКАЗАТЕЛЬ 746
В настоящее время не существует практически ни одной области естественнонаучного
или технического знания, где в той или иной степени не использовались бы
достижения физики. Более того, эти достижения все быстрее проникают и в
традиционно гуманитарные науки, что нашло отражение во включении в учебные планы
всех гуманитарных специальностей российских вузов дисциплины «Концепции
современного естествознания».
Предлагаемая вниманию российского читателя книга Дж. Орира была впервые издана в
России (точнее, в СССР) более четверти века назад, но, как это бывает с
действительно хорошими книгами, до сих пор не потеряла интереса и актуальности.
Секрет жизнестойкости книги Орира состоит в том, что она удачно заполняет нишу,
неизменно востребованную все новыми поколениями читателей, главным образом
молодых.
Не будучи учебником в обычном смысле слова - и без претензий на то, чтобы его
заменить - книга Орира предлагает достаточно полное и последовательное изложение
всего курса физики на вполне элементарном уровне. Этот уровень не отягощен
сложной математикой и в принципе доступен каждому любознательному и
трудолюбивому школьнику и тем более студенту.
Легкий и свободный стиль изложения, не жертвующий логикой и не избегающий
трудных вопросов, продуманный подбор иллюстраций, схем и графиков, использование
большого числа примеров и задач, имеющих, как правило, практическое значение и
соответствующих жизненному опыту учащихся - все это делает книгу Орира
незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.
Разумеется, она может быть с успехом использована в качестве полезного
дополнения к обычным учебникам и пособиям по физике, прежде всего в
физико-математических классах, лицеях и колледжах. Книгу Орира можно также
рекомендовать студентам младших курсов высших учебных заведений, в которых
физика не является профилирующей дисциплиной.
М.: 2010.- 752с. М.: 1981.- Т.1 - 336с., Т.2 - 288с.
Книга известного физика из США Дж. Орира
представляет собой один из наиболее удачных в мировой литературе вводных курсов
по физике, охватывающих диапазон от физики как школьного предмета до доступного
описания ее последних достижений. Эта книга занимает почетное место на книжной
полке уже нескольких поколений российских физиков, причем для данного издания
книга существенно дополнена и осовременена. Автор книги - ученик выдающегося
физика XX века, Нобелевского лауреата Э. Ферми - в течение многих лет читал свой
курс студентам Корнельского университета. Этот курс может служить полезным
практическим введением к широко известным в России «Фейнмановским лекциям по
физике» и «Берклиевскому курсу физики». По своему уровню и содержанию книга
Орира доступна уже школьникам старших классов, но может представлять интерес и
для студентов, аспирантов, преподавателей, а также всех тех, кто желает не
просто систематизировать и пополнить свои знания в области физики, но и
научиться успешно решать широкий класс физических задач.
Формат: pdf (2010, 752с.)
Размер: 56 Мб
Смотреть, скачать: drive.google
Примечание: Ниже - цветной скан.
Том 1.
Формат: djvu (1981 , 336 с.)
Размер: 5,6 Мб
Смотреть, скачать: drive.google
Том 2.
Формат: djvu (1981 , 288 с.)
Размер: 5,3 Мб
Смотреть, скачать: drive.google
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора
русского издания 13
Предисловие 15
1. ВВЕДЕНИЕ 19
§ 1. Что такое физика? 19
§ 2. Единицы измерения 21
§ 3. Анализ размерностей 24
§ 4. Точность в физике 26
§ 5. Роль математики в физике 28
§ 6. Наука и общество 30
Приложение. Правильные ответы, не содержащие некоторых распространенных ошибок
31
Упражнения 31
Задачи 32
2. ОДНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 34
§ 1. Скорость 34
§ 2. Средняя скорость 36
§ 3. Ускорение 37
§ 4. Равномерно ускоренное движение 39
Основные выводы 43
Упражнения 43
Задачи 44
3. ДВУМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 46
§ 1. Траектории свободного падения 46
§ 2. Векторы 47
§ 3. Движение снаряда 52
§ 4. Равномерное движение по окружности 24
§ 5. Искусственные спутники Земли 55
Основные выводы 58
Упражнения 58
Задачи 59
4. ДИНАМИКА 61
§ 1. Введение 61
§ 2. Определения основных понятий 62
§ 3. Законы Ньютона 63
§ 4. Единицы силы и массы 66
§ 5. Контактные силы (силы реакции и трения) 67
§ 6. Решение задач 70
§ 7. Машина Атвуда 73
§ 8. Конический маятник 74
§ 9. Закон сохранения импульса 75
Основные выводы 77
Упражнения 78
Задачи 79
5. ГРАВИТАЦИЯ 82
§ 1. Закон всемирного тяготения 82
§ 2. Опыт Кавендиша 85
§ 3. Законы Кеплера для движений планет 86
§ 4. Вес 88
§ 5. Принцип эквивалентности 91
§ 6. Гравитационное поле внутри сферы 92
Основные выводы 93
Упражнения 94
Задачи 95
6. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ 98
§ 1. Введение 98
§ 2. Работа 98
§ 3. Мощность 100
§ 4. Скалярное произведение 101
§ 5. Кинетическая энергия 103
§ 6. Потенциальная энергия 105
§ 7. Гравитационная потенциальная энергия 107
§ 8. Потенциальная энергия пружины 108
Основные выводы 109
Упражнения 109
Задачи 111
7. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ
§ 1. Сохранение механической энергии 114
§ 2. Соударения 117
§ 3. Сохранение гравитационной энергии 120
§ 4. Диаграммы потенциальной энергии 122
§ 5. Сохранение полной энергии 123
§ 6. Энергия в биологии 126
§ 7. Энергия и автомобиль 128
Основные выводы 131
Приложение. Закон сохранения энергии для системы N частиц 131
Упражнения 132
Задачи 132
8. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА 136
§ 1. Введение 136
§ 2. Постоянство скорости света 137
§ 3. Замедление времени 142
§ 4. Преобразования Лоренца 145
§ 5. Одновременность 148
§ 6. Оптический эффект Доплера 149
§ 7. Парадокс близнецов 151
Основные выводы 154
Упражнения 154
Задачи 155
9. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА 159
§ 1. Релятивистское сложение скоростей 159
§ 2. Определение релятивистского импульса 161
§ 3. Закон сохранения импульса и энергии 162
§ 4. Эквивалентность массы и энергии 164
§ 5. Кинетическая энергия 166
§ 6. Масса и сила 167
§ 7. Общая теория относительности 168
Основные выводы 170
Приложение. Преобразование энергии и импульса 170
Упражнения 171
Задачи 172
10. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 175
§ 1. Кинематика вращательного движения 175
§ 2. Векторное произведение 176
§ 3. Момент импульса 177
§ 4. Динамика вращательного движения 179
§ 5. Центр масс 182
§ 6. Твердые тела и момент инерции 184
§ 7. Статика 187
§ 8. Маховики 189
Основные выводы 191
Упражнения 191
Задачи 192
11. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 196
§ 1. Гармоническая сила 196
§ 2. Период колебаний 198
§ 3. Маятник 200
§ 4. Энергия простого гармонического движения 202
§ 5. Малые колебания 203
§ 6. Интенсивность звука 206
Основные выводы 206
Упражнения 208
Задачи 209
12. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 213
§ 1. Давление и гидростатика 213
§ 2. Уравнение состояния идеального газа 217
§ 3. Температура 219
§ 4. Равномерное распределение энергии 222
§ 5. Кинетическая теория тепла 224
Основные выводы 226
Упражнения 226
Задачи 228
13. ТЕРМОДИНАМИКА 230
§ 1. Первый закон термодинамики 230
§ 2. Гипотеза Авогадро 231
§ 3. Удельная теплоемкость 232
§ 4. Изотермическое расширение 235
§ 5. Адиабатическое расширение 236
§ 6. Бензиновый двигатель 238
Основные выводы 240
Упражнения 241
Задачи 241
14. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 244
§ 1. Машина Карно 244
§ 2. Тепловое загрязнение окружающей среды 246
§ 3. Холодильники и тепловые насосы 247
§ 4. Второй закон термодинамики 249
§ 5. Энтропия 252
§ 6. Обращение времени 256
Основные выводы 259
Упражнения 259
Задачи 260
15. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СИЛА 262
§ 1. Электрический заряд 262
§ 2. Закон Кулона 263
§ 3. Электрическое поле 266
§ 4. Электрические силовые линии 268
§ 5. Теорема Гаусса 270
Основные выводы 275
Упражнения 275
Задачи 276
16. ЭЛЕКТРОСТАТИКА 279
§ 1. Сферическое распределение заряда 279
§ 2. Линейное распределение заряда 282
§ 3. Плоское распределение заряда 283
§ 4. Электрический потенциал 286
§ 5. Электрическая емкость 291
§ 6. Диэлектрики 294
Основные выводы 296
Упражнения 297
Задачи 299
17. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И МАГНИТНАЯ СИЛА 302
§ 1. Электрический ток 302
§ 2. Закон Ома 303
§ 3. Цепи постоянного тока 306
§ 4. Эмпирические данные о магнитной силе 310
§ 5. Вывод формулы для магнитной силы 312
§ 6. Магнитное поле 313
§ 7. Единицы измерения магнитного поля 316
§ 8. Релятивистское преобразование величин *8 и Е 318
Основные выводы 320
Приложение. Релятивистские преобразования тока и заряда 321
Упражнения 322
Задачи 323
18. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ 327
§ 1. Закон Ампера 327
§ 2. Некоторые конфигурации токов 329
§ 3. Закон Био-Савара 333
§ 4. Магнетизм 336
§ 5. Уравнения Максвелла для постоянных токов 339
Основные выводы 339
Упражнения 340
Задачи 341
19. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 344
§ 1. Двигатели и генераторы 344
§ 2. Закон Фарадея 346
§ 3. Закон Ленца 348
§ 4. Индуктивность 350
§ 5. Энергия магнитного поля 352
§ 6. Цепи переменного тока 355
§ 7. Цепи RC
и RL
359
Основные выводы 362
Приложение. Контур произвольной формы 363
Упражнения 364
Задачи 366
20. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ВОЛНЫ 369
§ 1. Ток смещения 369
§ 2. Уравнения Максвелла в общем виде 371
§ 3. Электромагнитное излучение 373
§ 4. Излучение плоского синусоидального тока 374
§ 5. Несинусоидальный ток; разложение Фурье 377
§ 6. Бегущие волны 379
§ 7. Перенос энергии волнами 383
Основные выводы 384
Приложение. Вывод волнового уравнения 385
Упражнения 387
Задачи 387
21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ 390
§ 1. Энергия излучения 390
§ 2. Импульс излучения 393
§ 3. Отражение излучения от хорошего проводника 394
§ 4. Взаимодействие излучения с диэлектриком 395
§ 5. Показатель преломления 396
§ 6. Электромагнитное излучение в ионизованной среде 400
§ 7. Поле излучения точечных зарядов 401
Основные выводы 404
Приложение 1. Метод фазовых диаграмм 405
Приложение2. Волновые пакеты и групповая скорость 406
Упражнения 410
Задачи 410
22. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВОЛН 414
§ 1. Стоячие волны 414
§ 2. Интерференция волн, излучаемых двумя точечными источниками 417
§3. Интерференция волн от большого числа источников 419
§ 4. Дифракционная решетка 421
§ 5. Принцип Гюйгенса 423
§ 6. Дифракция на отдельной щели 425
§ 7. Когерентность и не когерентность 427
Основные выводы 430
Упражнения 431
Задачи 432
23. ОПТИКА 434
§ 1. Голография 434
§ 2. Поляризация света 438
§ 3. Дифракция на круглом отверстии 443
§ 4. Оптические приборы и их разрешающая способность 444
§ 5. Дифракционное рассеяние 448
§ 6. Геометрическая оптика 451
Основные выводы 455
Приложение. Закон Брюстера 455
Упражнения 456
Задачи 457
24. ВОЛНОВАЯ ПРИРОДА ВЕЩЕСТВА 460
§ 1. Классическая и современная физика 460
§ 2. Фотоэффект 461
§ 3. Эффект Комптона 465
§ 4. Корпускулярно-волновой дуализм 465
§ 5. Великий парадокс 466
§ 6. Дифракция электронов 470
Основные выводы 472
Упражнения 473
Задачи 473
25. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА 475
§ 1. Волновые пакеты 475
§ 2. Принцип неопределенности 477
§ 3. Частица в ящике 481
§ 4. Уравнение Шредингера 485
§ 5. Потенциальные ямы конечной глубины 486
§ 6. Гармонический осциллятор 489
Основные выводы 491
Упражнения 491
Задачи 492
26. АТОМ ВОДОРОДА 495
§ 1. Приближенная теория атома водорода 495
§ 2. Уравнение Шредингера в трех измерениях 496
§ 3. Строгая теория атома водорода 498
§ 4. Орбитальный момент импульса 500
§ 5. Испускание фотонов 504
§ 6. Вынужденное излучение 508
§ 7. Боровская модель атома 509
Основные выводы 512
Упражнения 513
Задачи 514
27. АТОМНАЯ ФИЗИКА 516
§ 1. Принцип запрета Паули 516
§ 2. Многоэлектронные атомы 517
§ 3. Периодическая система элементов 521
§ 4. Рентгеновское излучение 525
§ 5. Связь в молекулах 526
§ 6. Гибридизация 528
Основные выводы 531
Упражнения 531
Задачи 532
28. КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СРЕДЫ 533
§ 1. Типы связи 533
§ 2. Теория свободных электронов в металлах 536
§ 3. Электропроводность 540
§ 4. Зонная теория твердых тел 544
§ 5. Физика полупроводников 550
§ 6. Сверхтекучесть 557
§ 7. Проникновение сквозь барьер 558
Основные выводы 560
Приложение. Различные применения/?- п -переход а (в радио и телевидении) 562
Упражнения 564
Задачи 566
29. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 568
§ 1. Размеры ядер 568
§ 2. Фундаментальные силы, действующие между двумя нуклонами 573
§ 3. Строение тяжелых ядер 576
§ 4. Альфа-распад 583
§ 5. Гамма- и бета-распады 586
§ 6. Деление ядер 588
§ 7. Синтез ядер 592
Основные выводы 596
Упражнения 597
Задачи 597
30. АСТРОФИЗИКА 600
§ 1. Источники энергии звезд 600
§ 2. Эволюция звезд 603
§ 3. Квантово-механическое давление вырожденного ферми-газа 605
§ 4. Белые карлики 607
§ 6. Черные дыры 609
§ 7. Нейтронные звезды 611
31. ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 615
§ 1. Введение 615
§ 2. Фундаментальные частицы 620
§ 3. Фундаментальные взаимодействия 622
§ 4. Взаимодействия между фундаментальными частицами как обмен квантами
поля-переносчика 623
§ 5. Симметрии в мире частиц и законы сохранения 636
§ 6. Квантовая электродинамика как локальная калибровочная теория 629
§ 7. Внутренние симметрии адронов 650
§ 8. Кварковая модель адронов 636
§ 9. Цвет. Квантовая хромодинамика 641
§ 10. «Видны» ли кварки и глюоны? 650
§ 11. Слабые взаимодействия 653
§ 12. Несохранение четности 656
§ 13. Промежуточные бозоны и неперенормируемость теории 660
§ 14. Стандартная модель 662
§ 15. Новые идеи: ТВО, суперсимметрия, суперструны 674
32. ГРАВИТАЦИЯ И КОСМОЛОГИЯ 678
§ 1. Введение 678
§ 2. Принцип эквивалентности 679
§ 3. Метрические теории тяготения 680
§ 4. Структура уравнений ОТО. Простейшие решения 684
§ 5. Проверка принципа эквивалентности 685
§ 6. Как оценить масштаб эффектов ОТО? 687
§ 7. Классические тесты ОТО 688
§ 8. Основные положения современной космологии 694
§ 9. Модель горячей Вселенной («стандартная» космологическая модель) 703
§ 10. Возраст Вселенной 705
§11. Критическая плотность и фридмановские сценарии эволюции 705
§ 12. Плотность материи во Вселенной и скрытая масса 708
§ 13. Сценарий первых трех минут эволюции Вселенной 710
§ 14. Вблизи самого начала 718
§ 15. Сценарий инфляции 722
§ 16. Загадка темной материи 726
ПРИЛОЖЕНИЕ А 730
Физические константы 730
Некоторые астрономические сведения 730
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 731
Единицы измерения основных физических величин 731
Единицы измерения электрических величин 731
ПРИЛОЖЕНИЕ В 732
Геометрия 732
Тригонометрия 732
Квадратное уравнение 732
Некоторые производные 733
Некоторые неопределенные интегралы (с точностью до произвольной постоянной) 733
Произведения векторов 733
Греческий алфавит 733
ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ И ЗАДАЧАМ 734
УКАЗАТЕЛЬ 746
В настоящее время не существует практически ни одной области естественнонаучного
или технического знания, где в той или иной степени не использовались бы
достижения физики. Более того, эти достижения все быстрее проникают и в
традиционно гуманитарные науки, что нашло отражение во включении в учебные планы
всех гуманитарных специальностей российских вузов дисциплины «Концепции
современного естествознания».
Предлагаемая вниманию российского читателя книга Дж. Орира была впервые издана в
России (точнее, в СССР) более четверти века назад, но, как это бывает с
действительно хорошими книгами, до сих пор не потеряла интереса и актуальности.
Секрет жизнестойкости книги Орира состоит в том, что она удачно заполняет нишу,
неизменно востребованную все новыми поколениями читателей, главным образом
молодых.
Не будучи учебником в обычном смысле слова - и без претензий на то, чтобы его
заменить - книга Орира предлагает достаточно полное и последовательное изложение
всего курса физики на вполне элементарном уровне. Этот уровень не отягощен
сложной математикой и в принципе доступен каждому любознательному и
трудолюбивому школьнику и тем более студенту.
Легкий и свободный стиль изложения, не жертвующий логикой и не избегающий
трудных вопросов, продуманный подбор иллюстраций, схем и графиков, использование
большого числа примеров и задач, имеющих, как правило, практическое значение и
соответствующих жизненному опыту учащихся - все это делает книгу Орира
незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.
Разумеется, она может быть с успехом использована в качестве полезного
дополнения к обычным учебникам и пособиям по физике, прежде всего в
физико-математических классах, лицеях и колледжах. Книгу Орира можно также
рекомендовать студентам младших курсов высших учебных заведений, в которых
физика не является профилирующей дисциплиной.
В книге в краткой и доступной форме изложен материал по всем разделам программы курса "Физика" - от механики до физики атомного ядра и элементарных частиц. Для студентов ВУЗов. Полезно для повторения пройденного материала и при подготовке к экзаменам в ВУЗах, техникумах, колледжах, школах, на подготовительных отделениях и курсах.
Элементы кинематики.
Модели в механике
Материальная точка
Тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Материальная точка - абстракция, но ее введение облегчает решение практических задач (например, движущиеся вокруг Солнца планеты при расчетах можно принять за материальные точки).
Система материальных точек
Произвольное макроскопическое тело или систему тел можно мысленно разбить на малые взаимодействующие между собой части, каждая из которых рассматривается как материальная точка. Тогда изучение движения произвольной системы тел сводится к изучению системы материальных точек. В механике сначала изучают движение одной материальной точки, а затем переходят к изучению движения системы материальных точек.
Абсолютно твердое тело
Тело, которое ни при каких условиях не может деформироваться и при всех условиях расстояние между двумя точками (точнее между двумя частицами) этого тела остается постоянным.
Абсолютно упругое тело
Тело, деформация которого подчиняется закону Гука, а после прекращения действия внешних сил принимает свои первоначальные размеры и форму.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Введение 4
Предмет физики 4
Связь физики с другими науками 5
1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ 6
Механика и ее структура 6
Глава 1. Элементы кинематики 7
Модели в механике. Кинематические уравнения движения материальной точки. Траектория, длина пути, вектор перемещения. Скорость. Ускорение и его составляющие. Угловая скорость. Угловое ускорение.
Глава 2 Динамика материальной точки и поступательное движение твердого тела 14
Первый закон Ньютона. Масса. Сила. Второй и третий законы Ньютона. Закон сохранения импульса. Закон движения центра масс. Силы трения.
Глава 3. Работа и энергия 19
Работа, энергия, мощность. Кинетическая и потенциальная энергия. Связь между консервативной силой и потенциальной энергией. Полная энергия. Закон сохранения энергии. Графическое представление энергии. Абсолютно упругий удар. Абсолютно неупругий удар
Глава 4. Механика твердого тела 26
Момент инерции. Теорема Штейнера. Момент силы. Кинетическая энергия вращения. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Момент импульса и закон его сохранения. Деформации твердого тела. Закон Гука. Связь между деформацией и напряжением.
Глава 5. Тяготение. Элементы теории поля 32
Закон всемирного тяготения. Характеристики поля тяготения. Работа в поле тяготения. Связь между потенциалом поля тяготения и его напряженностью. Космические скорости. Силы инерции.
Глава 6. Элементы механики жидкостей 36
Давление в жидкости и газе. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Некоторые применения уравнения Бернулли. Вязкость (внутреннее трение). Режимы течения жидкостей.
Глава 7. Элементы специальной теории относительности 41
Механический принцип относительности. Преобразования Галилея. Постулаты СТО. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца (1). Следствия из преобразований Лоренца (2). Интервал между событиями. Основной закон релятивистской динамики. Энергия в релятивистской динамике.
2. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ 48
Глава 8. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов 48
Разделы физики: молекулярная физика и термодинамика. Метод исследования термодинамики. Температурные шкалы. Идеальный газ. Законы Бойля-Мариотга, Авогадро, Дальтона. Закон Гей-Люссака. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Средняя длина свободного пробега молекул. Некоторые опыты, подтверждающие МКТ. Явления переноса (1). Явления переноса (2).
Глава 9. Основы термодинамики 60
Внутренняя энергия. Число степеней свободы. Закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул. Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Теплоемкость (1). Теплоемкость (2). Применение первого начала термодинамики к изопроцессам (1). Применение первого начала термодинамики к изопроцессам (2). Адиабатный процесс. Круговой процесс (цикл). Обратимые и необратимые процессы. Энтропия (1). Энтропия (2). Второе начало термодинамики. Тепловой двигатель. Теорема Кар-но. Холодильная машина. Цикл Карно.
Глава 10. Реальные газы, жидкости и твердые тела 76
Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса (уравнение состояния реальных газов). Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ (1). Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ (2). Внутренняя энергия реального газа. Жидкости и их описание. Поверхностное натяжение жидкостей. Смачивание. Капиллярные явления. Твердые тела: кристаллические и аморфные. Моно- и поликристаллы. Кристаллографический признак кристаллов. Типы кристаллов согласно физическому признаку. Дефекты в кристаллах. Испарение, сублимация, плавление и кристаллизация. Фазовые переходы. Диаграмма состояния. Тройная точка. Анализ экспериментальной диаграммы состояния.
3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ 94
Глава 11. Электростатика 94
Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Линии напряженности электростатического поля. Поток вектора напряженности. Принцип суперпозиции. Поле диполя. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Гаусса к расчету полей в вакууме (1). Применение теоремы Гаусса к расчету полей в вакууме (2). Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов. Принцип суперпозиции. Связь между напряженностью и потенциалом. Эквипотенциальные поверхности. Вычисление разности потенциалов по напряженности поля. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред. Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. Плоский конденсатор. Соединение конденсаторов в батареи. Энергия системы зарядов и уединенного проводника. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля.
Глава 12. Постоянный электрический ток 116
Электрический ток, сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила (ЭДС). Напряжение. Сопротивление проводников. Закон Ома для однородного участка в замкнутой цепи. Работа и мощность тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи (обобщенный закон Ома (ОЗО)). Правила Кирхгофа для разветвленных цепей.
Глава 13. Электрические токи в металлах, вакууме и газах 124
Природа носителей тока в металлах. Классическая теория электропроводности металлов (1). Классическая теория электропроводности металлов (2). Работа выхода электронов из металлов. Эмиссионные явления. Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд. Самостоятельный газовый разряд.
Глава 14. Магнитное поле 130
Описание магнитного поля. Основные характеристики магнитного поля. Линии магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Магнитная постоянная. Единицы В и Н. Магнитное поле движущегося заряда. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Движение заряженных частиц в
магнитном поле. Теорема о циркуляции вектора В. Магнитное поля соленоида и тороида. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для поля В. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
Глава 15. Электромагнитная индукция 142
Опыты Фарадея и следствия из них. Закон Фарадея (закон электромагнитной индукции). Правило Ленца. ЭДС индукции в неподвижных проводниках. Вращение рамки в магнитном поле. Вихревые токи. Индуктивность контура. Самоиндукция. Токи при размыкании и замыкании цепи. Взаимная индукция. Трансформаторы. Энергия магнитного поля.
Глава 16. Магнитные свойства вещества 150
Магнитный момент электронов. Диа- и парамагнетики. Намагниченность. Магнитное поле в веществе. Закон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции вектора В). Теорема о циркуляции вектора Н. Условия на границе раздела двух магнетиков. Ферромагнетики и их свойства.
Глава 17. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля 156
Вихревое электрическое поле. Ток смещения (1). Ток смещения (2). Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
4. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ 160
Глава 18. Механические и электромагнитные колебания 160
Колебания: свободные и гармонические. Период и частота колебаний. Метод вращающегося вектора амплитуды. Механические гармонические колебания. Гармонический осциллятор. Маятники: пружинный и математический. Физический маятник. Свободные колебания в идеализированном колебательном контуре. Уравнение электромагнитных колебаний для идеализированного контура. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Свободные затухающие колебания и их анализ. Свободные затухающие колебания пружинного маятника. Декремент затухания. Свободные затухающие колебания в электрическом колебательном контуре. Добротность колебательной системы. Вынужденные механические колебания. Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток. Ток через резистор. Переменный ток, текущий через катушку индуктивностью L. Переменный ток, текущий через конденсатор емкостью С. Цепь переменного тока, содержащая последовательно включенные резистор, катушку индуктивности и конденсатор. Резонанс напряжений (последовательный резонанс). Резонанс токов (параллельный резонанс). Мощность, выделяемая в цепи переменного тока.
Глава 19. Упругие волны 181
Волновой процесс. Продольные и поперечные волны. Гармоническая волна и ее описание. Уравнение бегущей волны. Фазовая скорость. Волновое уравнение. Принцип суперпозиции. Групповая скорость. Интерференция волн. Стоячие волны. Звуковые волны. Эффект Доплера в акустике. Получение электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. Дифференциальное уравнение
электромагнитных волн. Следствия теории Максвелла. Вектор плотности потока электромагнитной энергии (вектор Умова-Пойнгинга). Импульс электромагнитного поля.
5. ОПТИКА. КВАНТОВАЯ ПРИРОДА ИЗЛУЧЕНИЯ 194
Глава 20. Элементы геометрической оптики 194
Основные законы оптики. Полное отражение. Линзы, тонкие линзы, их характеристики. Формула тонкой линзы. Оптическая сила линзы. Построение изображений в линзах. Аберрации (погрешности) оптических систем. Энергетические величины в фотометрии. Световые величины в фотометрии.
Глава 21. Интерференция света 202
Вывод законов отражения и преломления света на основе волновой теории. Когерентность и монохроматичность световых волн. Интерференция света. Некоторые методы наблюдения интерференции света. Расчет интерференционной картины от двух источников. Полосы равного наклона (интерференция от плоскопараллельной пластинки). Полосы равной толщины (интерференция от пластинки переменной толщины). Кольца Ньютона. Некоторые применения интерференции (1). Некоторые применения интерференции (2).
Глава 22. Дифракция света 212
Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля (1). Метод зон Френеля (2). Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера на щели (1). Дифракция Фраунгофера на щели (2). Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке. Дифракция на пространственной решетке. Критерий Рэлея. Разрешающая способность спектрального прибора.
Глава 23. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом 221
Дисперсия света. Различия в дифракционном и призматическом спектрах. Нормальная и аномальная дисперсия. Элементарная электронная теория дисперсии. Поглощение (абсорбция) света. Эффект Доплера.
Глава 24. Поляризация света 226
Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Прохождение света через два поляризатора. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Двойное лучепреломление. Положительные и отрицательные кристаллы. Поляризационные призмы и поляроиды. Пластинка в четверть волны. Анализ поляризованного света. Искусственная оптическая анизотропия. Вращение плоскости поляризации.
Глава 25. Квантовая природа излучения 236
Тепловое излучение и его характеристики. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Формулы Рэлея-Джинса и Планка. Получение из формулы Планка частных законов теплового излучения. Температуры: радиационная, цветовая, яркостная. Вольтамперная характеристика фотоэффекта. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.
6. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ 246
Глава 26. Теория атома водорода по Бору 246
Модели атома Томсона и Резерфорда. Линейный спектр атома водорода. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору.
Глава 27. Элементы квантовой механики 251
Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Некоторые свойства волн де Бройля. Соотношение неопределенностей. Вероятностный подход к описанию микрочастиц. Описание микрочастиц с помощью волновой функции. Принцип суперпозиции. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шрединге-ра для стационарных состояний. Движение свободной частицы. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками». Потенциальный барьер прямоугольной формы. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Туннельный эффект. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике.
Глава 28. Элементы современной физики атомов и молекул 263
Водородоподобный атом в квантовой механике. Квантовые числа. Спектр атома водорода. ls-состояние электрона в атоме водорода. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Сплошной (тормозной) рентгеновский спектр. Характеристический рентгеновский спектр. Закон Мозли. Молекулы: химические связи, понятие об энергетических уровнях. Молекулярные спектры. Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучение. Активные среды. Типы лазеров. Принцип работы твердотельного лазера. Газовый лазер. Свойства лазерного излучения.
Глава 29. Элементы физики твердого тела 278
Зонная теория твердых тел. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории. Собственная проводимость полупроводников. Электронная примесная проводимость (проводимость я-типа). Донорная примесная проводимость (проводимость р-типа). Фотопроводимость полупроводников. Люминесценция твердых тел. Контакт электронного и дырочного полупроводников (р-п-переход). Проводимость р-и-перехода. Полупроводниковые диоды. Полупроводниковые триоды (транзисторы).
7. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 289
Глава 30. Элементы физики атомного ядра 289
Атомные ядра и их описание. Дефект массы. Энергия связи ядра. Спин ядра и его магнитный момент. Ядерные сипы. Модели ядра. Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Правила смещения. Радиоактивные семейства. а-Распад. р-Распад. у-Излучение и его свойства. Приборы для регистрации радиоактивных излучений и частиц. Сцинтилляционный счетчик. Импульсная ионизационная камера. Газоразрядный счетчик. Полупроводниковый счетчик. Камера Вильсона. Диффузионная и пузырьковая камеры. Ядерные фотоэмульсии. Ядерные реакции и их классификация. Позитрон. Р+-Распад. Электронно-позитронные пары, их аннигиляция. Электронный захват. Ядерные реакции под действием нейтронов. Реакция деления ядра. Цепная реакция деления. Ядерные реакторы. Реакция синтеза атомных ядер.
Глава 31. Элементы физики элементарных частиц 311
Космическое излучение. Мюоны и их свойства. Мезоны и их свойства. Типы взаимодействий элементарных частиц. Описание трех групп элементарных частиц. Частицы и античастицы. Нейтрино и антинейтрино, их типы. Гипероны. Странность и четность элементарных частиц. Характеристики лептонов и адронов. Классификация элементарных частиц. Кварки.
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева 322
Основные законы и формулы 324
Предметный указатель 336.
Сергей Гуриев
Мифы экономики. Заблуждения и стереотипы, которые распространяют СМИ и политики
Очевидное всегда враг правильного.
Бертран Расселл
Экономист, читатель и писатель
Книга Сергея Гуриева – это запись дискуссии между экономистом и обществом. Есть распространенные вопросы и недоразумения, кочующие из разговора в разговор. Есть разъяснения и мнения профессионала. Но дело не только в этом. Эта книга – еще и реплика в защиту дискуссии как таковой. Причем не любой, а той, которая ведется на высоком уровне качества.
Казалось бы, что тут защищать? Джон Мейнард Кейнс, Фридрих Хайек, Джон Гэлбрейт и другие экономисты первой величины, не жалея времени на написание газетных статей, в свое время создали стандарт такого рода выступлений. Ныне здравствующие Амартия Сен, Пол Кругман и Стивен Левитт продолжают традицию.
Но иностранные светила у нас мало известны, а их мнения далеко не всегда актуальны в России.
Нужны свои авторитеты, своя интеллектуальная среда. Но в российском публичном пространстве все еще мало фигур, обладающих качествами, необходимыми для хорошего обмена мнениями. Этих качеств как минимум три: компетентность, умение ясно излагать мысли и независимость.
Людей с образованием и экономической эрудицией в России теперь немало. За постсоветские годы открыты новые школы, изданы книги и получены степени в лучших университетах мира. Но многие из компетентных специалистов предпочитают не ввязываться в публичные дискуссии или существуют в блогосфере под псевдонимами. Одним мешают корпоративные правила, другим – конфликты интересов. В результате на поверхности оказываются люди, чьи профессиональные качества и мотивы, побуждающие к высказыванию, неясны.
Стандарты, на которые можно сослаться, существуют. Экономические факультеты мира принято ранжировать по количеству публикаций их профессоров в международных реферируемых журналах. С этой точки зрения Российская экономическая школа, возглавляемая Гуриевым, не имеет равных в России. Но очень немногие слышали об этих рейтингах, и не для всех они значимы. Большинство российских вузов существует вообще вне всяких мировых стандартов – и ничего, скажут их руководители, живут же как-то. Решение американской стороны выбрать РЭШ местом выступления президента Барака Обамы во время его визита в Москву в июле 2009 года можно считать косвенным «знаком качества» вуза, но, подозреваю, не все в России такой знак качества примут.
Не менее сложно дело обстоит и с независимостью. Проблема в основаниях, позволяющих считать того или иного эксперта независимым. Она создана верой во всесилие пиара и пропаганды, укрепившейся в последние лет десять. Распространенное убеждение, что за любой «авторитетной» позицией стоит частный или государственный заказ, подрывает доверие и к критике, и к похвале.
В дискуссии, завязавшейся в таких условиях, за каждым высказыванием ищешь заказчика, видишь поединок пиарщиков вместо идейного спора, в котором можно было бы сопоставить разные мнения. Расцветают теории заговоров, потому что далеко не всегда ясно, насколько искренен тот или иной эксперт и чьи интересы в данный момент он представляет.
И вот еще проблема: размыты критерии формирования авторитета, в том числе и морального. Какими качествами должен обладать признанный авторитет? Должен быть лауреатом премий, человеком высоких моральных качеств, фигурой, часто мелькающей в медийном пространстве? Проблемы с признанием подлинности этих «знаков качества» неизбежны в стране, где ученую степень и членство в научных сообществах можно купить, где уважение коллег для многих не является ценностью, а выход к массовой аудитории, например через телевидение, регулируется не спросом, а решениями узкой группы людей.
Положение это изменится не скоро. А книга уже написана. Жанр – развенчание мифов. Попытка ответить на вопросы, которые не заданы кем-то напрямую, а ставятся самой жизнью, точнее сложившимися представлениями о ее хозяйственном устройстве. Сложность здесь в том, что формулирование сложившихся мифов – на совести автора. Так что судить о результате следует не только по ясности ответов, но и по адекватности вопросов, которые автор задавал себе.
Перед нами разговор экономиста с публикой, в том числе и непосвященной. Но автор не пытается представить экономиста носителем непреложной истины. В советские времена это была наука, конструировавшая догмы. Гуриев стремится представить экономику наукой, призванной как раз догмы ставить под вопрос и развиваться поверх идеологических и национальных границ.
Экономика, считающаяся самой точной из общественных дисциплин, далеко не так точна, как «настоящие» естественные науки, – вероятно, в силу своей относительной молодости и необъятности предмета изучения. Экономист не пророк и не оракул, в чем все мы могли убедиться по ходу развития экономического кризиса. Гуриев сравнивает коллег с метеорологами и напоминает о случаях серьезнейших ошибок в прогнозировании.
Хуже того, экономисты еще и постоянно спорят («Где два экономиста, там три мнения»), так что у политиков может возникать ощущение, что им никогда не добиться от этих визирей однозначных советов по важнейшим вопросам. Но и без них нельзя: иначе не составишь антикризисные планы и не вернешь доверие рынков.
Именно поэтому экономисты часто бывают советниками и министрами, но редко становятся главами государств. Экономисты понимают многозначность и динамику рынков, а руководителям нужна однозначность и статика. А это стихия юристов. Вот и представители нового поколения лидеров – Барак Обама, Николя Саркози, Дмитрий Медведев – юристы. Но посмотрим, как покажут себя лидеры, родившиеся в 1970-е. Это поколение, к которому принадлежит и автор книги, скоро должно выйти на первый план в политике и экономике.
Максим Трудолюбов, редактор отдела «Комментарии» газеты «Ведомости»Величайший враг правды зачастую не ложь – преднамеренная, запутанная и бесчестная, – а миф – настойчивый, убедительный и нереалистичный.
Джон Кеннеди
История этой книги началась в январе 2003 г. в Давосе. Заместитель главного редактора газеты «Ведомости» Марк Уайтхауз предложил мне написать серию статей в стиле Schools’ Briefs, подобную той, что печаталась в еженедельнике The Economist в 1990-е. Раньше я уже публиковался и в журнале «Эксперт», и в «Ведомостях», но именно с этого предложения Марка начался мой опыт сотрудничества с газетой на регулярной основе. Придумать название и формат для цикла статей мне помог Андрей Николаевич Илларионов, предложив сосредоточиться на развенчании распространенных мифов об экономике. С тех пор я написал тридцать статей для «Ведомостей» (с перерывом на 2003–2004 учебный год, когда я преподавал в Принстонском университете). Они и легли в основу этой книги вместе со статьями, опубликованными в «Эксперте», The Moscow Times, New York Times, «Русском фокусе» и «Огоньке».
Цель «Мифов» – показать читателю на конкретных примерах, что передовые достижения экономической науки имеют прямое отношение к происходящему сейчас в России. Это позволит ему справляться с потоком экономических мифов и предубеждений, которые обрушиваются на него.
Это, безусловно, не первая попытка ученого-экономиста донести до читателя последние достижения науки. Только за последние несколько лет на русском языке вышли «Голая экономика» Чарльза Уилэна, «Секс, наркотики и экономика» Дианы Койл, «Великая ложь» Пола Кругмана, «Фрикономика» Стефана Дабнера и Стивена Левитта. Зачем же нужна еще одна книга? Мне, конечно, трудно тягаться с Кругманом и Левиттом – нобелевским лауреатом и обладателем медали Кларка (и, следовательно, претендентом на Нобелевскую премию) соответственно. Но у меня есть важное преимущество: я стараюсь рассматривать российские проблемы, которые не знакомы американцам, и, естественно, я лучше представляю себе доминирующие в сознании россиян экономические мифы.
Я благодарен моим редакторам в «Ведомостях» и «Эксперте» – Марку Уайтхаузу, Максиму Трудолюбову и Александру Ивантеру, – которые помогли мне написать эти серии статей.
Большинство идей для них родилось в беседах с Андреем Илларионовым, Владимиром Преображенским, Кристофом Рюлем и коллегами из Российской экономической школы (РЭШ) и Центра экономических и финансовых исследований и разработок (ЦЭФИР). Несколько статей написаны по мотивам совместных научных работ с моими соавторами Юрием Андриенко, Судипто Бхаттачария, Марией Горбань, Барри Икесом, Ольгой Лазаревой, Расселлом Питтманом, Андреем Рачинским, Константином Сониным, Гидо Фрибелем, Сергеем Цухло, Елизаветой Шевяховой и Ксенией Юдаевой.
