3. Электромагнетизм. Переменный ток

В данном разделе изучаются свойства и характеристики магнитного поля, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися зарядами – токами. Оно описывается законом Ампера.

Переходя к изучению закона электромагнитной индукции Фарадея, предварительно следует дать определение магнитного потока. Закон Фарадея формулируется качественно и количественно вместе с правилом Ленца, определяющим направление ЭДС индукции.

Следует разобрать явления самоиндукции и взаимоиндукции как частный случай явления электромагнитной индукции. Привести примеры, имеющие практическое значение (генератор переменного тока, трансформатор). Уметь написать уравнение для силы и напряжения переменного тока, знать понятие действующих или эффективных значений напряжения и силы тока.

Необходимо усвоить особенности протекания переменного тока через живые ткани. Уметь объяснять применение явлений, происходящих в живом организме при протекании переменного тока, для диагностических целей.

Изучая магнитное поле в веществе, следует уяснить, что все вещества по магнитным свойствам делятся на три группы: диа-, пара- и ферромагнетики. Уметь объяснить механизм намагничивания веществ, привести значения магнитной проницаемости для трех групп магнетиков. Знать биологическое действие постоянного магнитного поля, роль геомагнитного поля в жизнедеятельности земных организмов.

IV. Электромагнитные колебания и волны. Оптика. Физика атома и атомного ядра

1. Электромагнитные волны

Следует повторить все, что относится к гармоническим колебаниям, затем уяснить понятие синусоидальной волны.

Рассматриваются электромагнитные колебания в закрытом колебательном контуре – цепи, состоящей из катушки и конденсатора, способы получения незатухающих колебаний в генераторе.

Затем переходят к понятию открытого колебательного контура как источника электромагнитных волн в пространстве. Рассматриваются постулаты теории Максвелла, формула для скорости электромагнитной волны. Необходимо уметь графически изобразить структуру электромагнитной волны. Важно составить представление о непрерывности шкалы электромагнитных излучений, рассмотреть их виды (низкочастотные, радиоволны, микроволны, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские, гамма-излучение), физические свойства, биологическое действие и применение.

2. Геометрическая и волновая оптика

Изучение оптики начинается с рассмотрения вопроса о развитии представлений о природе света. Следует уяснить, что свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами (корпускула – частица). Такая двойственность называется корпускулярно-волновой дуализм.

В геометрической оптике рассматриваются законы отражения и преломления, явление полного внутреннего отражения, физический и геометрический смысл показателя преломления, оптические схемы лупы и микроскопа, представления об устройстве и применении рефрактометра, световодов. В биофизике законы геометрической оптики применяются для рассмотрения механизма зрения – формирования изображения в глазу.

С точки зрения волновой оптики свет – это электромагнитная волна определенного диапазона на шкале всех волн. Волновая природа света подтверждается такими явлениями, как интерференция и дифракция.

Перед рассмотрением волновых явлений необходимо сформировать понятие спектра. Для этого рассмотреть явление дисперсии света в призме, затем разобраться различиях спектров – призматического, интерференционного и дифракционного.

Рассмотреть сущность интерференции как усиления или ослабления когерентных волн при их наложении, способы создания когерентных волн, применение интерференции и проявление в природе.

Дифракция представляет собой явление огибания препятствия или краев отверстия при условии, что размеры препятствия или отверстия соизмеримы с длиной волны. Уметь объяснить устройство и назначение дифракционной решетки.

Еще одно явление, рассматриваемое с позиции волновой оптики – поляризация света. Сущность поляризации в том, что поляризованный пучок света обладает неодинаковыми свойствами в различных плоскостях.

Знать принцип действия поляриметра, его применение.