Фізика: Учбово-методичний посібник, страница 4

7  КВАНТОВА ПРИРОДА ВИПРОМІНЮВАННЯ

Тема 7.1  Теплове випромінювання

          Теплове випромінювання. Закон Кірхгофа. Абсолютно чорне тіло. Розподіл енергії в спектрі абсолютно чорного тіла. Закон  Стефана-Больцмана. Закон Віна. Квантова гіпотеза і формула Планка. Оптична пірометрія.

Тема 7.2  Фотоефект. Тиск світла. Ефект Комптона

          Фотоефект і його закономірності. Фотони. Рівняння фотоефекту. Маса і імпульс фотона. Тиск світла. Досліди Лебедєва. Квантове пояснення тиску світла. Ефект Комптона. Діалектична єдність корпускулярних і  хвильових властивостей електромагнітного випромінювання.

8 ЕЛЕМЕНТИ АТОМНОЇ ФІЗИКИ І КВАНТОВОЇ МЕХАНІКИ

Тема 8.1 Корпускулярно-хвильовий дуалізм

          Гіпотеза де Бройля. Експериментальне обгрунтування корпускулярно-хвильового дуалізму властивостей речовини. Досліди Девісона і Джермера. Дифракція нейтронів. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Межа застосування класичної механіки.

          Визначення стану мікрочастинки: хвильова функція і її статистичний зміст. Суперпозиція станів в квантовій теорії. Імовірність в квантовій теорії.

Тема 8.2  Квантовий стан. Рівняння Шредінгера

          Стаціонарне рівняння Шредінгера.Стаціонарні стани. Частинка в одномірній потенцальній ямі. Квантування енергії і імпульсу частинки. Лінійний гармонічний осцилятор. Атом водню в квантовій механіці. Квантові числа: головне, орбітальне і магнітне. Спектри воднеподібних атомів. Тунельний ефект.

Тема 8.3  Розподіл електронів в атомах по станам

          Просторове квантування. Дослід Штерна і Герлаха. Спін електрона. Спінове квантове число. Принцип Паулі. Розподіл електронів в атомі по станам. Періодична система елементів Д.І.Менделєєва. Рентгенівські промені. Закон Мозлі. Рентгенівська дефектоскопія.

Тема 8.4  Молекули

          Молекула водню. Обмінна взаємодія. Фізична природа хімічного зв’язку. Іонний і ковалентний зв’язок. Коливання і обертання двохатомної молекули. Енергія молекули. Молекулярні спектри. Комбінаційне розсіювання світла.

Тема 8.5  Елементи квантової електроніки

Поглинання, спонтанне і вимушене випромінювання. Основні етапи розвитку квантової електроніки. Принцип роботи квантового генератора. Метод трьох рівнів. Мазери і лазери. Застосування квантової електроніки.

9 ФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА

Тема 9.1  Елементи теорії кристалічної решітки

          Будова кристалів. Дослідження кристалічних структур методами рентгено-, електро-, нейтронографії. Точкові дефекти в кристалах: вакансії, домішки проникнення, домішки заміщення. Крайові і гвинтові дислокації. Дислокаціції і пластичність.

Тема 9.2  Теплові властивості твердих тіл

          Акустичні і оптичні коливання кристалічної решітки. Експериментальне дослідження коливального спектру: звук,  поглинання інфрачервоного випромінювання в іонних кристалах, комбінаційне розсіювання, непружне розсіювання нейтронів.

          Поняття про фонони. Теплоємність кристалів при низьких і високих температурах. Теплопровідність кристалів. Теплове розширення твердих тіл.

Тема 9.3 Елементи квантової статистики

           Статистичний опис квантової системи, різниця між квантовомеханічною і статистичною імовірностями. Ферміони і бозони. Фотонний і фононний гази. Електронний газ в металах. Розподіл Фермі-Дірака і Бозе.

Тема: 9.4  Елементи зонної теорії твердих тіл

          Енергетичні зони в кристалах. Утворення зон в спрощеній моделі кристала-модель Кроніга-Пенні. Заповнення зон: метали, діелектрики, напівпровідники. Дефекти кристалів і виникнення в них локальних енергетичніх рівнів. Експериментальне вивчення енергетичної структури кристалів.

Тема: 9.5 Метали і напівпровідники

            Квантова теорія електропровідності металів. Надпровідність. Високотемпературна надпровідність. Напівпровідники. Власна і домішкова провідність напівпровідників. Температурна залежність провідності напівпровідників. Терморезистори. Фотопровідність. Фоторезистори.  Фосфоресценція.

Тема 9.6  Контактні явища

          Явища, які виникають при контакті двох металів, напівпровідника з металом. Контакт електронного і “діркового” напівпровідників (pn  - перехід) і його вольт – амперна характеристика. Кристалічні діоди і тріоди, їх характеристики.

Тема 9.7  Рідинні кристали

          Типи рідинних кристалів: нематики, холестерики, смектики. Приклади рідинних кристалів. Поведінка їх в електричному і магнітному полях. Дісплеї на рідинних кристалах. Застосування  холестериків для виміру температури і виготовлення дифракційних граток (решіток).

Тема 9.8  Речовина в екстремальних умовах

          Речовина при надвисоких температурах і надвисоких густинах. Рівняння стану речовини при високих густинах. Нейтронний стан речовини. Пульсари. Речовина в надсильних електромагнітних полях.

10 ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК

Тема  10.1 Властивості і будова ядер

          Заряд, розмір і маса атомного ядра. Масове і зарядове числа. Спін і магнітний момент ядра. Склад ядра. Нуклони і їх характеристики. Енергія зв’язку ядра. Дефект маси. Ядерні сили. Моделі ядра.

Тема 10.2  Природня радіоактивність

          Радіоактивне випромінювання. Закон радіоактивного розпаду. Правила зміщення. Радіоактивні ряди. Експериментальні методи реєстрації частинок: лічильники Гейгера і Черенкова, камера Вільсона, бульбашкова камера, метод фотоемульсій. Закономірності  a і b - розпадів. Гама – промені і нейтрони.

Тема 10.3  Штучне перетворення ядер

          Основні типи ядерних реакцій. Штучна радіоактивність,  К – захват. Реакція поділу. Ланцюгова реакція. Критичний розмір. Коефіцієнт розмноження нейтронів. Ядерні реактори і ядерна енергетика. Реакція синтезу атомних ядер. Проблема керованих термоядерних реакцій.

Тема 10.4 Сучасна фізична картина світу

          Речовина і поле. Атомно-молекулярна будова речовини. Атомне ядро. Кварки. Елементарні частинки, лептони, адрони. Взаємне перетворення частинок. Сильна, електромагнітна, слабка і гравітаційна взаємодії. Фізична картина світу як філософська категорія.

Л І Т Е Р А Т У Р А

1.Трофімова Т.І. Курс фізики, М.В. ш. 1990 р.

          2.Савельєв І.В. Курс загальної фізики. Т. 1, 2. 3.

          3. Чертов А.Г. , Вороб’йов А.А. Задачник по фізиці. М. 1981 р.

          4. Бушманов Б.Н. і др. Фізика твердого тіла.

           5. Радченко М.Ю. Лекції по загальному курсу фізики. Оптика . Квантова механіка. Фізика твердого тіла. Ядерна фізика. ДГМІ, 1999 р.

6. Радченко М.Ю., Русанова Н.І. Збірник задач з фізики (з технічним нахилом) ДГМІ, 1998 р.