Квантовая физика. физика атома
Атомного ядра и элементарных частиц.
Основные формулы.
· Тепловое излучение. Законы теплового излучения.
Закон Кирхгоффа:
Отношение излучательной способности тел R (T) к поглощательной способности a (T) является универсальной функцией температуры, независящей от рода и состояния излучающей поверхности
,
где R*(T) – излучательная способность абсолютно черного тела.
Закон Стефана – Больцмана.
Излучательная способность абсолютно черного тела R* пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры: 
, где 
– постоянная Стефана – Больцмана.
Закон смещения Вина.
Длина волны λmax, на которую приходится максимум спектральной плотности излучения, обратно пропорциональна абсолютной температуре
,
где b – постоянная Вина, b = 2,9ּ10-3 мּК.
Закон Планка.
Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела определяется законом Планка.
Функция плотности распределения энергии f (λ, T) в спектре абсолютно черного тела может быть записана в следующем виде
,
где 
; 
– постоянная Планка.
Корпускулярно – волновой дуализм излучения.
Квант света (фотон) – объект природы, обладающий, как свойствами частицы, так и волновыми свойствами. Длина волны фотона 
или 
; длина волны фотона в вакууме 
(с – скорость света в вакууме, 
– скорость света в среде).
Энергия кванта (фотона) 
, импульс 
, кинетическая масса 
. Связь между волновыми и корпускулярными свойствами кванта определяется соотношением 
.
В приведённых выражениях 
– постоянная Планка, являющаяся фундаментальной физической константой: 
.
Законы фотоэффекта:
, 
– работа выхода электрона из металла, или
, 
– максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
; 
– частота, соответствующая красной границе фотоэффекта.
– максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности светового пучка, а зависит лишь от его частоты (т.е от спектрального состава).
Эффект Компотона.
– длина волны рассеянного кванта, 
– длина волны падающего кванта, 
– комптоновская длина волны рассеивающей частицы ( 
– ее масса покоя), 
– угол рассеяния.
· Корпускулярно – волновой дуализм частиц материи
– формула де Бройля.
при 
, 
при сравнимых со скоростью света c.
Принцип неопределённости
.
– неопределённость координаты;
– неопределённость соответствующей проекции импульса.
– неопределённости энергии частицы и времени, в течение которого она имеет данную энергию.
Атом водорода.
Энергия электрона в атоме водорода
; 
– постоянная Ридберга.
– главное квантовое число.
Энергию электрона можно также представить в виде 
(эВ);
1эВ = 
Дж.
Спектр атома водорода
,
– квантовые числа состояний, между которыми происходит переход электрона.
Радиус боровской орбиты
, где 
или 
, где 
м – первый боровский радиус.
Состояние электронов в атомах характеризуется набором квантовых чисел
– главное квантовое число:
– побочное азимутальное квантовое число.
, 
+1..., 0, 1, ... 
– магнитное квантовое число.
– спиновое квантовое число.
Механический момент импульса электрона
.
Магнитный момент электрона
– магнетон Бора.
Проекции магнитного момента на заданное физическое направление
.
Проекции механического момента: 
Проекции спинового механического момента электрона: 
.
Проекции спинового магнитного момента электрона: 
.
Физика атомного ядра.
Элементарные частицы.
– общий вид обозначения химического элемента;
– порядковый номер элемента,
– массовое число элемента (изотопа),
– закон радиоактивного распада.
– число атомов радиоактивного элемента в момент времени 
,
– их число по истечении времени 
, 
– постоянная распада,
– период полураспада.
Энергия связи ядра 
, 
– дефект массы,
– порядковый номер элемента (число протонов в ядре),
– масса протона,
– число нейтронов в ядре,
– масса нейтрона,
– масса ядра.
Энергетический эффект ядерной реакции
, где
– сумма масс взаимодействующих частиц до реакции,
– сумма масс частиц после реакции.
Рекомендуемая литература по изучению курса физики
1. Савельев, И.В. Курс общей физики: В 3 т. [Текст]: Учебное пособие / И. В. Савельев.– Изд.5-е, стереотип. – СПб.: Изд-во “Лань”, 2006, Т.1- 496 с. – (Механика, колебания и волны, молекулярная физика).
2. Савельев, И.В. Курс общей физики: В 3 т. [Текст]: Учебное пособие / И. В. Савельев.– Изд.5-е, стереотип. – СПб.: Изд-во “Лань”, 2006, Т.2. - 496 с.- (Электричество и магнетизм. Волны. Оптика).
3. Савельев, И.В. Курс общей физики: В 3 [Текст]: Учебное пособие / И. В. Савельев. – Изд.5-е, стереотип. – СПб.: Изд-во “Лань”, 2006,т. - 2-е изд., испр. - М.: Наука, 1982. Т.3 - 304 с. (Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц)
4. Рогачев, Н.М. Курс физики[Текст]: Учебное пособие / Н.М.Рогачев.-СПб.: Изд-во “Лань”, 2008.- 448 с.
5. Пиралишвили,Ш.А. Механика. Электромагнетизм. - [Текст]/ Ш.А.Пиралишвили, Н.А.Мочалова, З.В.Суворова, Е.В.Шалагина, В.В.Шувалов. –М.: Машиностроение, 2006. -336с.
6. Пиралишвили, Ш.А. Колебания. Волны. Геометрическая и волновая оптика. Квантовая и ядерная физика. .- [Текст]/ Ш.А.Пиралишвили, Н.А.Мочалова, З.В.Суворова, Е.В.Шалагина, В.В.Шувалов. –М.: Машиностроение-1, 2007. -341с.
7. Пиралишвили, Ш.А.Термодинамика и молекулярная физика. Элементы статистической физики. Элементы физики конденсированного состояния. - [Текст]/ Ш.А.Пиралишвили, Н.А.Каляева, З.В.Суворова, Е.В.Шалагина, В.В.Шувалов. –М.: Машиностроение-1, 2008. -348с.
8. Пиралишвили, Ш.А. Молекулярная физика. Термодинамика. Конденсированные состояния. [Текст]: Учебное пособие/ Ш.А.Пиралишвили, Е.В.Шалагина, Н.А.Каляева, Е.А. Попкова. –Рыбинск: РГАТА, 2009. -170с.