Пәндер атауы және олардың негізгі бөлімдері

Монохромат жарықтың интерференциясы. Жазық толқындардың интерференциясы. Екі нүктелік жарық көздерінен шығатын толқындардың интерференциясы. Толқындық фронты бөлу және амплитуданы бөлу әдістері бойынша тәжірибелер. Интерференциялық жолақтарды локализациялау. Көлбеулігі бірдей және қалыңдығы бірдей жолақтар. Ньютон сақиналары. Квазимонохромат жарықтың интерференциясы. Уақыт бойынша когеренттілік. Кеңістік бойынша когеренттілік. Жарық көзінің өлшемдерінің интерференциялық бейнеге әсері. Интерференция апертурасы. Рэлей, Жамен, Рожденственский, Майкельсон екісәулелік интерферометрлері. Майкельсон және Бенуа тәжірибелері. Фурье-спектрометрлері. Фурье түрлендіруі. Фурье-спектрометрінің артықшылығы. Көпсәулелік интерференцияның қолдануы. Оптикалық фильтрлер. Көпқабатты диэлектрлік қаптаулар. Диэлектрлік айналарды алу. Оптиканың жарықталынуы. Фабри-Перо интерферометрі. Эйри формулалары. Интерференциялық жолақтардың анықтығы. Вавилов-Черенков сәуле шығаруы.

Дифракция құбылысы. Гюйгенс-Френель принципі, оның интергалдық түрі және интерпретациясы. Френель аумақтары. Дифракциялық бейнелерді талдау үшін векторлық диаграммаларды қолдану. Аумақтық пластинкалар. Дөңгелек саңылау мен экрандағы дифракция. Бабине принципі. Жартылайшексіз экранның шетіндегі дифракция. Корню спиралі. Френель жуықтауы және Фраунгофер жуықтауы. Жіңішке саңылаудағы, тікбұрышты және дөңгелек саңылаулардағы Фраунгофер дифракциясы. Амплитудалық және фазалық дифракциялық торлар. Акустикалық толқындардағы дифракция. Акустооптикалық модуляторлар. Дифракция мен спектрлік анализ. Спектрді кеңістікте жіктеуші спектроскопия. Призмалық, дифракциялық және интерференциялық спектрлік құралдар мен олардың негізгі сипаттамалары: аппараттық функциясы, бұрыштық және сызықтық дисперсиясы, ажырату қабілеті, дисперсия аумағы. Бейнені қалыптастыратын құралдардағы дифракция ролі: линзада, телескопта, микроскопта.

Бейненің голографиялық жазу әдісінің физикалық негіздері. Габор және Денисюк голограммалары. Оптикалық статикалық голографияның қолдануы. Акустикалық голография. Динамикалық голография. Көпөлшемді құрылымдағы дифракция. Брэгг-Вульф формуласы. Лауэ әдісі. Кристалды айналдыру әдісі. Ұнтақ әдісі. Базистың құрылымдық факторы мен шашыратудың атомдық факторы туралы түсінік. Фотондық кристалдар. Табиғи фотондық кристалл. Жасанды фотондық кристалдар.

Оптикадағы поляризация ұғымы. Жарықтың электромагниттік теориясының шеңберіндегі сәуленің поляризациясын бейнелеу. Жарық толқынының затпен әсерлескендегі электр және магнит өрістерінің ролі. Жазық, шеңбер, эллипс бойымен поляризацияланған және поляризацияланбаған жарықты ажырату. Негізгі анықтамалар мен терминдер. Поляризацияның түрлері мен формалары. Поляризацияланбаған сәулелер. Табиғи жарық. Стокс параметрлері мен Мюллер матрицасы туралы түсінік. Жарықтың екі ортаның шекарасымен әсерлескендегі поляризациялық құбылыстар. Оптикадағы Френель формулалары. Толық шағылу. Брюстер пластикалар жиынтығы, шағылдырғыш поляризаторлар.

Диэлектриктер шекарасындағы толық ішкі шағылу. Поляризациясы әртүрлі шағылған сәулелер фазаларының қатынастары. Металдар оптикасы. Максвелл теңдеулері мен металдағы толқындар. Металл шекарасындағы жарықтың шағылу мен сынуының геометриялық заңдары. Металдардың оптикалық константаларын өлшеу.

Анизотроп орталардың оптикасы. Анизотроп орталардағы жарық толқындарының таралуы: эксперименттік фактілер мен теория элементтері. Френельдің толқындық нормальдер теңдеуі. Фазалық және сәулелік жылдамдықтар. Біросьті және екіосьті кристалдар. Жарықтың қосарланып сынуы. Гюйгенс тұрғызуының көмегімен жарықтың таралуын сапа жағынан талдау. Поляризацияланған жарықтың интерференциясы. Поляризациялық құралдар, қалыңдығы ө толқын ұзындықты және ұ толқын ұзындықты пластинкалар. Эллипс бойынша поляризацияланған жарықты алу және талдау. Гиротропты орталар туралы ұғым. Табиғи оптикалық активтілік. Сахарометрия. Механикалық деформация, электрлік (Поккельс және Керра эффектілері), магниттік (Фарадей, Коттон-Муттон эффектілері) өрістер әсерінің нәтижесінде пайда болатын оптикалық қасиеттердің анизотропиясы. Зееман эффектісі. Сұйық кристалдардағы оптикалық эффекттер. Динамикалық шашырату. Қосарланып сыну құбылысын электрлік өріс көмегімен бағытты түрде өзгерту. “Твист-эффектісі”. Қонақ-ие эффектісі.

Жарықтың дисперсиясы. Жарықтың заттағы таралуының микроскопиялық бейнесі. Сызықты оптикалық осциллятор. Дисперсияның классикалық электрондық теориясы. Сыну және жұту көрсеткіштерінің жиіліктен тәуелділіктері. Фазалық және топтық жылдамдықтар, олардың қатынастары. Сыну көрсеткішінің қалыпты және аномал дисперсиясы. Дисперсияны байқау схемалары. Пуччианти әдісі. “Ілмектер” әдісі. Толқындық пакеттердің дисперсиялық ағылуы. Жарықтың өшуі және спектрлік сызықтың ұлғаюы. Сындық жиілік.

Жылулық сәуле шығару. Заттың сәуле шығару және жұту қабілеттері мен олардың қатынастары. Абсолют қара дененің моделі. Стефан-Больцман заңы, Вин ығысу формуласы. Рэлей-Джинс формуласы. Сәуле шығарудың классикалық теориясының шектелуі. Кванттық теорияның элементтері. Планк формуласы.

Жарықтың шашырауы. Жарықтың молекулалық шашырауы. Шашыраған жарық интенсивтілігінің жиілікке тәуелділігі (Рэлей формуласы) және шашыратудың бұрыштық диаграммасы. Ми шашыратуы және тығыздық флуктуациясындағы шашырату. Доплер эффектісі мен жарықтың абберациясы. Шашыраған жарықтың поляризациясы, оның спектрлік құрамы. Мандельштам-Бриллюэн өзіндік шашыратуы және комбинациялық шашырату. Ұсақдисперсті және бұлыңғыр орталардағы жарықтың шашырауы.

Табиғаттағы оптикалық құбылыстар. Күн – сәуле көзі. Синхротрондық сәуле шығару. Жердің бетін жарықтандыру. Атмосфераның өткізуі. Атмосферадағы рефракция. Сәуленің турбуленттік ығысуы. Атмосферадағы Рэлей шашыратуы. Кемпірқосақты зерттеудің тарихы мен есептеуі. Галоның түрлері мен пайда болу себебтері. Полярлық жарқырау.

Атомдар мен молекулалардың жарық шығаруының кванттық теориясының негізгі ұғымдары. Екідеңгейлі жүйенің сәулелермен әсерлесуі: өзіндік және еріксіз ауысулар. Эйнштейн коэффициенттері. Көпдеңгейлі жүйелер. Энергиялық деңгейлердің инверстік толуындағы жарықтың резонанстық күшеюі. Әртүрлі орталардағы инверстік толтырудың әдістері. Күшею сызығының енін анықтайтын факторлар. Лазерлер – құрылысы мен жұмыс принципі. Оптикалық резонатордың ролі.

Люминесценция құбылысы: негізгі заңдылықтары, спектрлік және уақыттық сипаттамалары, кванттық ұғымдар тұрғысынан интерпретациясы. Фотолюминесценция. Фотоэффект. Негізгі эксперименттік заңдылықтар және оларды тусіндіру. Фотондар мен олардың қасиеттері. Фотондар қатысатын процестердегі энергия мен импульстың сақталу заңдары. Комптон эффектісі.

Сызықтық емес оптика. Тұрақты электр өрісіндегі диэлектриктің поляризациясы. Жарық өрісіндегі диэлектриктің поляризациясы. Электромагниттік толқындардың сызықтық емес әсерлесуі. Екінші гармониканың генерациясы. Екінші гармониканың генерациясындағы фазалық синхронизм. Еріксіз комбинациялық шашырату. Стокс шашыратуы. Антистокс шашыратуы. Жарықтың өзіндік фокусировкасы. Мандельштам-Бриллюэн еріксіз шашыратуы. Ауысулардың қанығуы. Сызықтық және сызықтық емес жұтылу. Спектрлік сызықтардың ені мен профильдері. Сызықтардың біртекті және біртексіз кеңеюі. Толқындық фронттың айналуы.

 

ҰСЫНЫЛАТЫН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 

Негізгі:

1. Жұманов К.Б. Оптика негіздері. 1-бөлім: Оқу құралы. – Алматы: Қазақ университеті, 2004. – 321 б.
2. Савельев И.В. Курс общей физики/в 3 т. - Том III.- М.: Высшая школа,  1999.
3. Ландсберг Г.С. Оптика.- М.; Наука, 1976.
4. Матвеев А.Н.. Оптика.- М.: Высшая школа. 1985.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. - Т.4: Оптика.- М.: Наука, 1985.
6. Бутиков Е.И. Оптика.- М.: Высшая школа, 1986.

Қосымша:

1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики.- М.: Наука, 1973.
2. Ахманов С.А., Никитин С.Ю.. Физическая оптика.- М.: Изд. Мос.  Университета, 1998.
3. Фейман Р. и др. Феймановские лекции по физике. - Вып.3.- М.: Мир, 1977.
4. Дитчберн Р.. Физическая оптика.- М.: Наука, 1965.
5. Годжаев Н.М.. Оптика.- М.: Высшая школа, 1977.

 

5. Теориялық механика

Негізгі үғымдар (материялық нүкте, кеңістік-уақыт, жалпылама координаттар мен импульстер, күштер және инерциялы, инерциялы емес санақ жүйелері). Механикалық күй, ең аз әсер принципі (Гамильтон принципі) ұғымдары,   Галилейдің салыстырмалылық принципі, Лагранж теңдеулері, Лагранж функциясы, Гамильтон функциясы, Гамильтонның канондық теңдеулер жүйесі.

Сақталу заңдары. Энергияның, импульстің, импульс моментінің сақталуы. Олардың кеңістіктің біртектілігімен, изотроптығымен және уақыттың біртектілігімен байланысы. Инерция центрі және механикалық ұқсастық.

Қозғалыс теңдеулерін интегралдау. Бір өлшемді қозғалыс. Тербеліс периоды арқылы потенциялыќ энергияны анықтау, келтірілген масса, орталық өрістегі қозғалыс, Кеплер есебі.

Бөлшектер соқтығысы. Бөлшектердің ыдырауы, бөлшектердің шашырауы, Резерфорд формуласы, аз бұрышпен шашырау.

Єлсіз тербелістер. Ерікті бір өлшемді тербелістер, мєжб‰р тербелістер, көп еркіндік дәрежелі жүйелердің тербелісі, молекулалар тербелістері, өшетін тербелістер, кедергі күші (үйкеліс күші) орын алған жағдайдағы өшетін, мєжб‰р тербелістер, параметрлік резонанс, тез осцилляциялаушы өрістегі қозғалыс.

Қатты дене қозғалысы. Бұрыштық жылдамдық, инерция тензоры, қатты дененің қозғалыс теңдеулері, Эйлер бұрыштары, Эйлер теңдеулері, асимметриялы ұршық, қатты денелердің түйісуі, инерциялы емес санақ жүйесіндегі қозғалыс.

Канондық теңдеулер. Гамильтон теңдеулері, Раусс функциясы, Пуассон жақшалары, әсер координаттар функциясы ретінде, Мопертюи принципі, канондық түрлендірулер, Лиувилл теоремасы, Гамильтон-Якоби теңдеуі, айнымалыларды бөлу тәсілі, канондық айнымалы шамалар, адиабаттық инварианттар, адиабаттық инварианттың сақталу дәлдігі, шартты-периодты қозғалыс.

Тұтас орта механикасы түсінігі.

 

ҰСЫНЫЛАТЫН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Негізгі:

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика.- М., 1973.

2. Ольховский И.И. Курс теоретической механики для физиков.- М., 1974.

3. Айзерман М.А. Классическая механика.- М., 1974.

4. Голдстейн Г. Классическая  механика.- М.. 1975.

5. Бухгольц Н.Н. Основной  курс теоретической механики. -Ч. 1.2. - М., 1965.

Ќосымша:

1. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. -М., 1964.

2. Гернет М.М. Курс теоретической  механики.- М., 1965.

3. Коткин Г.А.. Сербо В.Г. Сборник задач по классической  механике.- М., 1969.

4. Гречко Л.Г. и др. Сборник  задач по теоретической физике. -М., 1972.

5. Ольховский И.И., Павленко Ю.Г., Кузьменков Л.С. Задачи по теоретической механике для физиков.- М., 1969.

6.Кожамкулов Т.А., Мурзагалиев Г.Ж. Элементы тензорного исчисления  в евклидовом пространстве. -Алма-Ата: КазГУ, 1981.

 

6. Электродинамика

Электродинамиканың дамуының негізгі кезеңдері. Бұл пәннің теориялық физика курсындағы орны мен оның экспериментте және техникада қолданылуы. Әлемді танудағы электродинамиканың рөлі, электромагниттік өрістің материялық болмысы. Дербес салыстырмалылыќ теориясы қозғалыс салыстырмалылығының тұжырымдамасы, кеңістік пен уақыттың жаңа түсінігі, теориялық физиканы ары қарай дамыту құралы ретінде.

Вакуумдегі электростатикалық өріс. Векторлық өрістер және олардың қасиеттері. Кулон заңы. Суперпозиция принципі. Өрістің кернеулігі мен потенциалы. Пуассон теңдеуі. Потенциалды мультипольдерге жіктеу.

Электростатикалық өрістің энергиясы. Сыртқы өрістегі зарядтар жүйесінің энергиясы. Электростатикалық өріс энергиясы үшін Максвелл формуласы.

Заттағы электростатикалық өріс. Диполь. Дипольдің өрісі, энергиясы, олардың өзара әсерлесуі. Поляризация векторы. Байланысқан зарядтар тығыздығы. Электрлік индукция векторы. Вакуумдегі және ортадағы шектік шарттар. Өрістің микро- және макросипаттарының байланысы.

Потенциалдарды анықтаудағы есептерді шешудің жалпы тәсілдері. Бірмәнділік теоремасы. Гриннің өзаралық теоремасы. Инверсия тәсілі. Грин функциялары тәсілі.

Зат ішіндегі электростатикалық өрістің энергиясы мен күші. Диэлектриктердегі энергия тығыздығы. Диэлектриктегі өріс энергиясының термодинамикалық мағынасы. Диэлектриктегі көлемдік күштер.

Токтар және олардың өзара әсері. Ом, Джоуль, Ампер заңдарының дифференциалдық түрлері. Токтардың магнитік әсерлесуі және магнит өрісі. Ток түрлері.

Магнитты орталар. Тұйық токтың магнит моменті. Магниттеліну векторы. Магнит өрісінің кернеулігі. Магнит индукциясының векторы.

Максвелл теңдеулері - тәжірибелерді жалпылау нәтижесі ретінде. Үздіксіздік теңдеуі - зарядтың сақталу заңы. Максвелл теңдеулері жүйесінің микроөрістерге қолданылуы.

Потенциалдар үшін Даламбер тендеулері. Өрістің потенциалдары мен кернеуліктерінің байланысы. Электромагниттік өрістің калибрлеулік инварианттылығы. Кешігуші потенциалдар. Лиенар-Вихерт потенциалдары.

 Электродинамикадағы  сақталу заңдары. Умов-Пойнтинг векторы. Электромагниттік өрістің импульсы тығыздығы векторы.

Электромагниттік сәуле шығару. Электрлік және магниттік дипольдық сәуле шығару.

Электромагниттік толқындардың ортада таралуы.

Дербес салыстырмалылық теориясының (ДСТ) негіздері. Бірмезгілділіктің салыстырмалылығы. Лоренц түрлендірулері. Релятивтік кинематика.

Релятивтік механика. Еркін бөлшектің Лагранж функциясы. Релятивтік бөлшектің энергиясы мен импульсі. Релятивтік механикадағы қозғалыс зандылығы. Тұрақты күш әсерімен дененің қозғалысы.

Салыстырмалылық теориясының 4 өлшемді математикалық аппараты. 4 өлшемді вектор, 4 өлшемді тензор ұғымдары. ДСТ инварианттары. Лоренц түрлендірулерінің матрицалық түрі. Лоренц түрлендірулерінің геометриялық интерпретациясы. Механика зандарының ковариантты түрде жазылуы.