ПРОГРАММА учебной дисциплины «Физика атомов и атомных явлений»

ЗбЭеСУ

ЭеСУ ЗбВнЗК

ГОжЭ гЗ ГОЗЭ ЪбнЯг ЗбФСЯ ЗбГХЫС.................................................... 7

ГбЗ ГОИСЯг ИгЗ еж ГОжЭ ЪбнЯг ЪдПн гд ЗбгУнН ЗбПМЗбї ЮЗбжЗ Ибм нЗ СУжб.................. 8

Еде ГКЗег гЗ нФЫбег................................................................... 26

ЗУКЫЭСжЗ бГОнЯгЎ жЗУГбжЗ бе ЗбКЛИнКЎ ЭЕде ЗбВд нУГб...................................... 26

ЗбУбЗг ЪбнЯг Геб ЗбПнЗС гд ЗбгДгднд жЗбгУбгндЎ жЕдЗ Ед ФЗБ Зббе ИЯг........................ 27

ТжСжЗ ЗбЮИжСЎ ЭЕдеЗ КРЯСЯг ЗбВОСЙ......................................................... 27

бЗ КЮжбжЗ гЗ ФЗБ Зббе жФЗБ ЭбЗдЎ жбЯд ЮжбжЗ гЗ ФЗБ Зббе Лг ФЗБ ЭбЗд........................... 8

бЮджЗ гжКЗЯг бЗ Ебе ЕбЗ Зббе.............................................................. 23

гд НбЭ ИФнБ Пжд Зббе ЭЭП ГФСЯ....................................................... 7

гд НбЭ ИЫнС Зббе ЭЮП ЯЭС Гж ГФСЯ....................................................... 8

гЮПгЙ 2

ЗбПСУ ЗбГжб УжСЙ ЗбЭЗКНЙ жЮХЗС ЗбУжС 3

ЗбПСУ ЗбЛЗдн ГСЯЗд ЗбЕУбЗг 4

ЗбПСУ ЗбЛЗбЛ ГСЯЗд ЗбЕнгЗд. 5

ЗбПСУ ЗбСЗИЪ ГЮУЗг ЗбКжНнП жГЮУЗг ЗбФСЯ. 6

ЗбПСУ ЗбОЗгУ ЗбЕНУЗд. 9

ЗбПСУ ЗбУЗПУ ФСжШ ЗбХбЗЙ 10

ЗбПСУ ЗбУЗИЪ ГСЯЗд ЗбХбЗЙ 11

ЗбПСУ ЗбЛЗгд жЗМИЗК ЗбХбЗЙ 12

ЗбПСУ ЗбКЗУЪ ИнЗд ЗбКФеП. 13

ЗбПСУ ЗбЪЗФС Удд ЗбХбЗЙ 14

ЗбПСУ ЗбНЗПн ЪФС гИШбЗК ЗбХбЗЙ 16

ЗбПСУ ЗбЛЗдн ЪФС ФСжШ ЗбжЦжБ 17

ЗбПСУ ЗбЛЗбЛ ЪФС ЭСжЦ ЗбжЦжБ 18

ЗбПСУ ЗбСЗИЪ ЪФС джЗЮЦ ЗбжЦжБ 19

ЗбПСУ ЗбОЗгУ ЪФС ЗбКНбн ИЗбГОбЗЮ ЗбгФСжЪЙ бЯб гУбг. 20

ЗбПСУ ЗбУЗПУ ЪФС ЗбКГПИ ИЗбВПЗИ ЗбЕУбЗгнЙ 21

ЗбПСУ ЗбУЗИЪ ЪФС ЗбКНРнС гд ЗбФСЯ жГджЗЪ ЗбгЪЗХн. 22

ЗбПСУ ЗбЛЗгд ЪФС КМенТ ЗбгнК жЗбХбЗЙ Ъбне жПЭде 23

ГжбЗ КбЮнд ЗбгНКЦС 23

ЛЗднЗ ЕРЗ КнЮд гжКе ГЫгЦК ЪндЗе жФП бНнЗе 23

ЛЗбЛЗ нМИ КЫУнб ЗбгнК ЗбгУбг ЕбЗ Гд нЯжд ФенПЗ гЗК Эн ЗбгЪСЯЙ 23

СЗИЪЗ ХЭЙ ЫУб ЗбгнК.. 23

ОЗгУЗ КЯЭнд ЗбгнК.. 24

УЗПУЗ ГНЮ ЗбдЗУ ИЫУбе жЗбХбЗЙ Ъбне жПЭде 24

УЗИЪЗ ХЭЙ ЗбХбЗЙ Ъбм ЗбгнК.. 24

ЛЗгдЗ ХЭЙ ПЭд ЗбгнК.. 25

КЗУЪЗ жнФСЪ бгд бг нхХуб Ъбне Гд нХбн Ъбне ИЪП ЗбПЭд. 26

ЪЗФСЗ бЗ нМжТ бГеб ЗбгнК Гд нХдЪжЗ ШЪЗгЗ ббдЗУ. 26

НЗПн ЪФС бЗ нМжТ ббгСГЙ ЗбЕНПЗП Ъбм гнК ГЯЛС гд ЛбЗЛЙ ГнЗг ЕбЗ Ъбм ТжМеЗ Гж КЯжд НЗгбЗ. 27

ЛЗдн ЪФС нФСЪ ббСМЗб ТнЗСЙ ЗбЮИжС Инд жЮК жВОС ббПЪЗБ бег жЗбКСНг Ъбнег жКРЯС ЗбгжК жгЗ ИЪПе 27

ЭеСУ ЗбВнЗК.. 28

ЭеСУ ЗбВнЗК.. 29

ЗбЭеСУ. 30

^([1]) дФСК Эн ЯКЗИ УгЗНКе (гМгжЪ ЭКЗжм жгЮЗбЗК гКджЪЙ) ЗбМТБ ЗбЛЗбЛ Ў Х (288- 298).

^([2]) УжСЙ ЗбЕОбЗХ ВнЙ: 1 - 4.

^([3]) УжСЙ ЗбФжСм ВнЙ: 11.

^([4]) УжСЙ ЗбГдЪЗг ВнЙ: 88.

^([5]) УжСЙ ЗбКжИЙ ВнЙ: 17.

^([6]) УжСЙ ЗбдУЗБ ВнЙ: 48.

^([7]) УжСЙ ЗбгЗЖПЙ ВнЙ: 72.

^([8]) ГНгП (5/428).

^([9]) ГНгП (5/428).

^([10]) ЗбИОЗСн ЗбГнгЗд жЗбдРжС (6271) Ў гУбг ЗбГнгЗд (1646) Ў ЗбКСгРн ЗбдРжС жЗбГнгЗд (1533) Ў ЗбдУЗЖн ЗбГнгЗд жЗбдРжС (3764) Ў ГИж ПЗжП ЗбГнгЗд жЗбдРжС (3249) Ў ЗИд гЗМе ЗбЯЭЗСЗК (2094) Ў ГНгП (1/47) Ў гЗбЯ ЗбдРжС жЗбГнгЗд (1037) Ў ЗбПЗСгн ЗбдРжС жЗбГнгЗд (2341).

^([11]) ЗбИОЗСн ЗбГПИ (5757) Ў гУбг ЗбГнгЗд (1646) Ў ЗбКСгРн ЗбдРжС жЗбГнгЗд (1535) Ў ЗбдУЗЖн ЗбГнгЗд жЗбдРжС (3766) Ў ГИж ПЗжП ЗбГнгЗд жЗбдРжС (3251) Ў ЗИд гЗМе ЗбЯЭЗСЗК (2094) Ў ГНгП (2/69) Ў гЗбЯ ЗбдРжС жЗбГнгЗд (1037) Ў ЗбПЗСгн ЗбдРжС жЗбГнгЗд (2341).

^([12]) ГИж ПЗжП ЗбГПИ (4980) Ў ГНгП (5/399).

^([13]) ЗИд гЗМе ЗбТеП (4204) Ў ГНгП (3/30).

^([14]) УжСЙ ЗбдУЗБ ВнЙ: 43.

^([15]) гУбг ЗбМдЗЖТ (916) Ў ЗбКСгРн ЗбМдЗЖТ (976) Ў ЗбдУЗЖн ЗбМдЗЖТ (1826) Ў ГИж ПЗжП ЗбМдЗЖТ (3117) Ў ЗИд гЗМе гЗ МЗБ Эн ЗбМдЗЖТ (1445) Ў ГНгП (3/3).

^([16]) ГИж ПЗжП ЗбМдЗЖТ (3221).

^([17]) ЗбКСгРн ЗбМдЗЖТ (998) Ў ГИж ПЗжП ЗбМдЗЖТ (3132) Ў ЗИд гЗМе гЗ МЗБ Эн ЗбМдЗЖТ (1610).

^([18]) гУбг ЗбМдЗЖТ (976) Ў ЗбдУЗЖн ЗбМдЗЖТ (2034) Ў ГИж ПЗжП ЗбМдЗЖТ (3234) Ў ЗИд гЗМе гЗ МЗБ Эн ЗбМдЗЖТ (1569) Ў ГНгП (2/441).

^([19]) гУбг ЗбМдЗЖТ (975) Ў ЗбдУЗЖн ЗбМдЗЖТ (2040) Ў ЗИд гЗМе гЗ МЗБ Эн ЗбМдЗЖТ (1547) Ў ГНгП (5/353).

для специальностей 010701 – Физика, 010801 – Радиофизика и электроника

1. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Предмет и задачи атомной физики, ее место среди других физических наук. Микромир. Масштабы. Экспериментальные данные о строении атома. Сериальные закономерности в атомных спектрах, комбинационный принцип Ритца, термы. Классическая модель атома Томсона. Элементы классической теории электромагнитного излучения.

Раздел 2. Элементы квантовой оптики. Кванты света (фотоны). Тепловое излучение: классический и квантово-механический подход. Фотоэффект: его виды и законы. Формула Эйнштейна. Давление излучения. Поглощение излучения. Излучение Вавилова–Черенкова. Эффект Комптона.

Раздел 3. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Вывод формулы Резерфорда для рассеяния a-частиц. Следствия из опытов Резерфорда. Экспериментальная проверка формулы Резерфорда. Планетарная модель атома Резерфорда. Столкновение частиц. Сечение рассеяния.

Раздел 4. Спектральные серии атома водорода. Элементарная боровская теория атома водорода. Постулаты Бора. Экспериментальное подтверждение дискретной структуры энергетических уровней атомов, опыты Франка и Герца. Боровская модель атома водорода. Спектральные серии водородоподобных систем. Недостатки теории Бора.

Раздел 5. Частицы и волны. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля и ее экспериментальное подтверждение на примере дифракции электронов, атомов, нейтронов. Опыты Девиссона–Джермера и Томсона. Фазовая и групповая скорости волн де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

Раздел 6. Состояние частицы в квантовой теории. Волновая функция и ее статистический смысл. Принцип суперпозиции. Операторы в квантовой механике и их свойства. Средние значения физических величин. Условие возможности одновременного измерения физических величин. Операторы важнейших физических величин (координаты, импульса, вектора импульса, момента импульса, квадрата момента импульса, проекции момента импульса, кинетической энергии, потенциальной энергии, полной энергии). Собственные значения и собственные функции операторов.

Раздел 7. Временное и стационарное уравнения Шредингера. Квантование. Уравнения Шредингера в операторной форме. Оператор Гамильтона. Определение энергетического спектра системы как задача на собственные значения оператора Гамильтона.

Некоторые характерные задачи квантовой механики. Движение свободной частицы. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Одномерная прямоугольная потенциальная яма со стенками конечной высоты. Линейный гармонический осциллятор. Отражение и прохождение сквозь прямоугольный потенциальный порог. Потенциальный барьер конечной ширины. Туннельный эффект.

Раздел 8. Квантово-механическое описание атома водорода. Уравнение Шредингера для атома водорода. Физический смысл квантовых чисел. Разделение переменных. Угловое и радиальное распределение электронной плотности. Энергетический спектр. Операторы момента импульса и проекции момента импульса и их собственные значения. Правила отбора. Нормальное состояние атома. Волновые функции и распределение плотности вероятности. 1s-состояние электрона в атоме водорода.

Раздел 9. Квантование водородоподобных атомов. Кратность вырождения энергетических уровней. Символика состояний электрона в атоме. Распределение плотности вероятности. Уровни и спектры щелочных металлов. Правила отбора и спектральные серии. Тонкая структура спектральных линий водородоподобных атомов.

Раздел 10. Орбитальные магнитный и механический моменты. Спин и собственный магнитный момент электрона. Экспериментальное доказательство существования спина, опыты Штерна и Герлаха. Полный момент импульса. Описание состояний электрона в атоме с помощью наборов квантовых чисел. Спин-орбитальное взаимодействие.

Раздел 11. Магнитные свойства атомов. Орбитальный, спиновый и полный магнитный моменты атома. Гиромагнитное отношение и магнетон Бора. Атом во внешнем магнитном поле. Нормальный и аномальный эффекты Зеемана и эффект Пашена–Бака. Энергия атома в магнитном поле. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и его приложения.

Раздел 12. Системы тождественных частиц. Симметрия волновых функций. Бозоны и фермионы. Многоэлектронные атомы. Общие принципы описания многоэлектронного атома. Принцип Паули и квантово-механическая формулировка принципа Паули. Атомные оболочки и подоболочки. Электронная конфигурация. Суммарные орбитальный, спиновый и полный моменты многоэлектронного атома. LS (нормальная) и jj- связи. Спектральные обозначения и правила отбора. Заполнение электронных оболочек в атомах. Периодическая система элементов Менделеева. Электронная конфигурация и правила Хунда.

Раздел 13. Характеристические рентгеновские спектры. Особенности характеристических спектров. Закон Мозли. Особенности спектра поглощения. Тонкая структура рентгеновских спектров.

Раздел 14. Строение, свойства и спектры молекул. Ионный и ковалентный типы химической связи. Виды движений в молекуле и типы молекулярных спектров. Электронные спектры молекул и их колебательно-вращательная структура. Классификация электронных состояний молекул. Правило отбора для электромагнитных переходов в двухатомных молекулах.

Раздел 15. Вынужденное (индуцированное) излучение. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Важнейшие типы лазеров. Основные компоненты лазера. Свойства лазерного излучения.

2. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Иродов И.Е. Квантовая физика. Основные законы. – М.: Лаб. баз. знаний, 2001.

2. Матвеев А.Н. Атомная физика. – М.: Высш. школа, 1989.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.5. Атомная и ядерная физика. М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2002.

4. Шпольский Э.В. Атомная физика. Тт. 1, 2. М.: Наука, 1984.

5. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3: Квантовая оптика, атомная физика, физика атомного ядра и элементарных частиц. – СПб.: Лань, 2006.

Дата добавления: 2015-01-03