час). 0сновные этапы эволюции вселенной. Возраст Вселенной. Теория расширения Вселенной. Основные представления и идеи общей теории относительности и ее следствия.

Законы физики и физические методы широко используются при изучении небесных тел и происходящих в них процессов, природы космических лучей, свойств межзвездной среды. Построены телескопы и спектральные приборы, с помощью которых изучается электромагнитное излучение, приходящее из космоса. Применяется лазерная локация и космические корабли.

Возникновение современного взгляда на развитие Вселенной связано с теорией тяготения Эйнштейна (1916) и с решением уравнений теории тяготения советским ученым Фридманом в 1922-1924гг. Фридман показал, что Вселенная не может быть стационарной – она должна расширяться или сжиматься. Расширение Вселенной было обнаружено американским ученым Э. Хабблом в 1929г. О разбегании галактик Хаббл судил по красному смещению в спектре галактик.

Работы Фридмана и Хаббла позволили создать модель эволюции Вселенной. С 70-х годов стала общепризнанной модель «горячей» вселен-ной. По этой модели, в начале существования Вселенная имела температуру Т > 10 К. теоретически было установлено, что возраст Вселенной ~ 14 млрд. лет и в начале своего развития имела ничтожно малый объем и сколь угодно большую плотность. В результате Большого взрыва «первородного атома» Вселенная начала расширятся. В начале расширение шло чрезвычайно быстро. Через 0,01 с плотность уменьшилась до 10 кг/м , а температура снизилась до 10 К. В это время во Вселенной существовали фотоны, электроны, позитроны, нейтрино, антинейтрино, а также небольшое количество протонов и нейтронов. Через 3 мин. из нуклонов образовалась смесь ядер водорода и гелия. Много позже (через 10 лет) образовалось облако атомов гелия и водорода, прозрачное для оставшихся фотонов. Эти фотоны в виде так называемого реликтового излучения наблюдаются и в настоящее время. Реликтовое излучение было обнаружено в 1965 году.

При дальнейшем развитии образуются галактики и звезды.

Модель нестационарной Вселенной допускает как безграничное расширение, так и расширение, которое заменяется сжатием. Это определяется количеством темной (нерегистрируемой) материи во Вселен-ной. Количество темной материи в настоящее время не определено. Поэтому вопрос с том, будет ли Вселенная сжиматься, не решен.  

Резерв времени – 6 часов.

Литература:

РHHG

1.  И.В.Савельев Курс общей физики: т. 1-3, М.: «Наука», 1999, (380с, 420с, 280с).

2. Т.И.Трофимова. Курс физики: Учеб.пособие для ВУЗов, 15 изд. – М.: «Академия», 2007, - 560с.

3. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. Курс физики: Учебное пособие для ВУЗов. – 3-е изд., - М.: «Высшая школа», 2001. – 718с.

4. Г.С. Ландсберг. Оптика. – М.: «Наука», 1976, -1140с.

Формулы:

Уравнение                            - плоской волны:  S(x,t)=Acos(ωt – kx + φ ) - сферической волны: S(r,t)= cos(ωt – kx + φ ) - Фазовая скорость: υ =   - Групповая скорость: u = - cвязь u и υ u = - Уравнение стоячей волны: S = 2Acos  · cos ωt -Вектор Умова-Пойнтинга: J = -Скорость э/м волны в среде: υ = - Закон преломления света:  = n -Формула тонкой линзы:  =  + -Поток излучения: Ф  = -Энергетическая светимость: R  =       - -Закон Стефана- Больцмана: R  = σ Т -Закон смещения Вина: λ  = -Формула Релея-Джинса: r  = k T -Формула Планка: r  = -Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hν = A + -Энергия фотона: ε  = hν = -Масса фотона:  m  =  = -Импульс фотона: p  =  = -Давление света при нормальном падении: P = (1+ρ) = w(1+ρ) -Изменение длины волны при эффекте Комптона: ∆λ = (1-cosӨ) =        = sin -Формула Бальмера: ν = R(  – )   -Первый постулат Бора: m υ r  = nћ (n=1,2,3…)     Магнетон Бора: μ = Ядерный магнетон: μ = Закон радиоактивного распада: N = N e Период полураспада: T = Среднее время жизни радиоактивного ядра: τ = Активность нуклида: А =  = λN Правила смещения: X → Y + He                           Распад                                                 X → Y + e                           Распад                                                 X → Y + e                           Распад                             Символическая запись ядерной реакции: X + a → Y + b

Энергетическая сила света J = -Энергетическая яркость: В  = -Абсолютный показатель преломления: n = -Оптическая длина пути: L = n S -Условие интерф. mах: ∆ = ± mλ  (m =0,1,2,…) -Условие интерф. min: ∆= ±(2m+1)  (m=(0,1,…) -Оптическая разность хода в тонких пленках: ∆ = 2d ± -Радиусы зон Френеля: r  = -Условие дифр. мах от одной щели: a sinφ = ±(2m+1)           (m =1,2,3…) -Условие дифр. минимума от одной щели: a sinφ = ±m  (m=1,2,3…) -Условие мах. дифрак. решетки: d sinφ = ±m λ (m=0,1,2…)   -Формула Вульфа-Брегга:   2d sinӨ = mλ (m =1,2,3..)   -Второй постулат Бора (правило частот): hν = E  – E -Энергия электрона в водородоподобном атоме E  =–  (n=1,2,…) -Длина волны де Бройля: λ = Соотношение неопределенностей: ∆х ∆p  ≥ h ∆y ∆p  ≥ h ∆z ∆p  ≥ h ∆E ∆t ≥ h -Вероятность нахождения частицы в элементе объемом ∆V: dW = ‌‌ ∆V ‌ -Условие нормировки вероятностей: dV = 1 -Общее уравнение Шредингера: - ∆ψ + U(x,y,z)ψ = iħ -Уравнение Шредингера для стационар. состояний: ∆ψ + (E – U)ψ = 0   -Собственное значение энергии частицы в потенциальной яме с бесконечно высокими «стенками»:   E  =  (n=1,2,3…) Волнов. фун-ия для этого: ψ (х) = sin x (n=1,2,…)

-Разреш. способность оптического прибора: R = -Разреш. способность дифр. решетки: R = mN -Закон Бугера: J = J ·e -Продольный эффект Доплера: ν = ν -Поперечный эффект Доплера: ν = ν -Степень поляризации: Р = -Закон Малюса: J = J ·cos d -Закон Брюстера: tg i  = n -Оптич.разность хода в эффекте Керра: ∆ = l (n –n )= k l E -Угол вращения плос-кости поляризации в -кристаллах: φ = αd - в растворах: φ = [α] С d -Закон Кирхгофа: r  =     -Энергетическая све-тимость черного тела: R  = dν     -Коэффициент прозрачности для прямоугольного потенциального барьера: D = -- Энергия квантового осциллятора: E  = (n + )h ω -Уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода: ∆ψ+ (Е + )ψ = 0 -Нормированная вол-новая функция, отве-чающая 1s – состоянию электрона в атоме водорода: ψ (r) = e -Закон Мозли: ν = R(z – σ) ( - ) -Распределение   Бозе-Эйнштейна: = -Распределение Ферми-Дирака: =   Радиус ядра: R = R A     Энергия связи нуклонов: в ядре: E = Дефект массы ядра: ∆m =