Детальная информация

Содержание предлагаемого пособия составляет пятую часть лекционного курса по общей физике для студентов третьего-четвертого семестров обучения на физических направлениях подготовки. В этом пособии содержится изложение материала, относящегося к основным идеям квантовой физики. Последовательность изложения соответствует современным представлениям о логической структуре этого раздела физики. Помимо обнаружения и объяснения корпускулярных характеристик излучения и волновых свойств материальных частиц в пособии рассматриваются основные положения квантовой механики, простейшие задачи атомной физики и основные идеи в ядерной физике. При создании учебного пособия использован многолетний опыт чтения общего курса физики на физических факультетах и в институтах Санкт-Петербургского политехнического университета. Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению бакалавриата 16.03.02 «Физика», 16.03.01 «Техническая физика», 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» и 03.03.07 «Прикладная математика и физика». Пособие может быть также использовано будущими бакалаврами, обучающимися по другим физическим направлениям, в качестве дополнительного учебного пособия по физике в рамках общетехнических образовательных программ, начинающими преподавателями в системах повышения квалификации.

• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• Глава 1. КВАНТОВЫЕ СВОЙСТВА ИЗЛУЧЕНИЯ
• 1.1. Тепловое излучение
• 1.1.1. Введение.
• 1.1.2. Равновесное излучение и его количественные характеристики
• 1.1.3. Экспериментальные законы. Абсолютно черное тело.
• 1.1.4. Связь между энергетической светимостью и плотностью энерги и излучения.
• 1.1.5. Закон Стефана-Больцмана.
• 1.2. Классическое описание излучения абсолютно черного тела
• 1.2.1. Критерий и закон смещения Вина.
• 1.2.2. Теория Рэлея - Джинса.
• 1.2.3. Формула Вина.
• 1.3. Гипотеза и формула Планка
• 1.3.1. Гипотеза квантов.
• 1.3.2. Вывод формулы Планка по Эйнштейну.
• 1.3.3. Свойства формулы Планка.
• 1.4. Поглощение и усиление электромагнитного излучения веществом.
• 1.4.1. Ослабление потока излучения. Закон Бугера - Ламберта.
• 1.4.2. Принципы работы лазера.
• 1.5. Корпускулярные свойства электромагнитного излучения.
• 1.5.1. Фотоны.
• 1.5.2. Фотоэффект.
• 1.5.3. Тормозное рентгеновское излучение.
• 1.5.4. Эффект Комптона.
• Глава 2. КВАНТОВЫЕ И ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
• 2.1. Экспериментальные обоснования структуры атомов
• 2.1.1. Распределение заряда в атомах. Модель Резерфорда.
• 2.1.2. Оптические спектры атомов.
• 2.1.3. Боровская теория атома.
• 2.1.4. Опыты Д.Франка и Г.Герца.
• 2.2. Волны де Бройля.
• 2.2.1. Гипотеза де-Бройля.
• 2.2.2. Свойства волн де-Бройля.
• 2.3. Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля.
• 2.3.1. Длина волны электрона.
• 2.3.2. Опыты Девиссона и Джермера по дифракции электронных волн.
• 2.3.3. Опыты Томсона и Тартаковского.
• 2.3.4. Дифракция атомов и молекул, нейтронов.
• 2.4. Статистическое толкование волн де Бройля и соотношение неопределенностей.
• 2.4.1. Волны вероятности.
• 2.4.2. Соотношение неопределенностей.
• 2.4.3. Примеры и выводы.
• 2.5. Уравнение Шредингера.
• 2.5.1. Уравнение Шредингера.
• 2.5.2. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
• 2.6. Волновая функция. Интерпретация и нормировка.
• 2.6.1. Интерпретация и свойства.
• 2.6.2. Плотность тока вероятности.
• 2.6.3. Еще раз об интерпретации волновой функции.
• Глава 3. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
• 3.1. Операторы. Собственные функции и собственные значения.
• 3.1.1. Операторы в квантовой механике.
• 3.1.2. Собственные функции и собственные значения.
• 3.1.3. Правила действия с операторами.
• 3.2. Самосопряженные или эрмитовы операторы.
• 3.2.1. Самосопряженные операторы.
• 3.2.2. Собственные функции и собственные значения самосопряженныхоператоров.
• 3.3. Частица в потенциальной яме
• 3.3.1. Одномерная потенциальная яма с бесконечно высокими стенками
• 3.3.2. Одномерная потенциальная яма с конечными стенками
• 3.4. Потенциальные барьеры.
• 3.4.1. Понятие потенциального барьера. Прямоугольная ступенька.
• 3.4.2. Прямоугольный потенциальный барьер
• 3.4.3. Барьер произвольной формы
• 3.5. Физические явления, связанные с туннельным эффектом.
• 3.5.1. Контактная разность потенциалов.
• 3.5.2. Явление холодной эмиссии.
• 3.6. Линейный гармонический осциллятор.
• 3.6.1. Классический осциллятор.
• 3.6.2. Квантовый осциллятор.
• 3.6.3. Операторный подход к задаче о квантовом осцилляторе.
• 3.7. Движение в центральном поле
• 3.7.1. Уравнение Шредингера в центральном поле.
• 3.7.2. Уравнение для радиальной части.
• 3.7.3. Уравнение для угловой части.
• 3.8. Момент импульса в квантовой механике
• 3.8.1. Оператор момента импульса.
• 3.8.2. Оператор проекции момента импульса.
• 3.9. Оператор квадрата момента импульса. Сферические функции.
• 3.9.1. Оператор квадрата момента импульса (МИ).
• 3.9.2. Собственные значения оператора квадрата МИ
• 3.9.3. О собственных функциях оператора квадрата МИ
• 3.9.4. Описание состояний в центрально симметричном поле.
• Глава 4. ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ АТОМОВ
• 4.1. Движение в кулоновском поле.
• 3.4.1. Уравнение для радиальной части волновой функции.
• 4.1.2. Радиальное уравнение для атома водорода.
• 4.1.3. Асимптотические решения.
• 4.1.4. Общее решение уравнения
• 4.2. Состояния атома водорода.
• 4.2.1. Вырождение уровней энергии.
• 4.2.2. Состояния атома водорода
• 4.3. Спин электрона.
• 4.3.1. Экспериментальные факты существования спина.
• 4.3.2. Описание спина электрона.
• 4.4. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме
• 4.4.1. Многоэлектронный атом
• 4.4.2. Распределение электронов в атомах
• 4.5. Сложение моментов в квантовой механике.
• 4.5.1. Сложение двух моментов импульса
• 4.5.2. Полный момент импульса одного электрона.
• 4.6. Сложение моментов в многоэлектронном атоме. Понятие терма.
• 4.6.1. Нормальная L–S связь
• 4.6.2. j-j связь
• 4.7. Оптические спектры. Правила отбора оптических переходов.
• 4.7.1. Правила отбора для полного момента импульса.
• 4.7.2. Правила отбора для моментов L и S.
• 4.7.3. Правила отбора для отдельного электрона.
• 4.8. Электрон во внешнем магнитном поле. Эффект Зеемана.
• 4.8.1. Электрон в магнитном поле
• 4.8.2. Простой эффект Зеемана.
• 4.8.3. Сложный эффект Зеемана
• 4.9. Атом в электрическом поле. Эффект Штарка.
• 4.9.1. Расщепление уровней энергии в электрическом поле
• 4.9.2. Линейный эффект Штарка
• 4.9.3. Еще об эффекте Штарка в атомах
• Глава 5. ЭЛЕМЕНТЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
• 5.1. Атомное ядро.
• 5.1.1. Состав ядра
• 5.1.2. Масса и энергия связи ядра.
• 5.1.3. Модели ядер.
• 5.2. Радиоактивность.
• 5.2.1. Радиоактивность
• 5.2.2.  – распад.
• 5.2.3.  - распад.
• 5.2.5. Спонтанное деление ядер.
• 5.3. Ядерные реакции
• 5.3.1. Механизмы ядерных реакций.
• 5.3.2. Деление ядер.
• 5.3.3. Термоядерные реакции синтеза.
• 5.4. Элементарные частицы.
• 5.4.1. Фундаментальные взаимодействия
• 5.4.2. О систематике элементарных частиц. Стандартная модель
• 5.4.3. Переносчики взаимодействий
• 5.4.4. Лептоны.
• 5.4.5. Кварки и адроны.
• Предметный указатель