Элементы квантовой механики.
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие, являющееся продолжением первой части [1] курса общей физики и включает разделы: электро- магнетизм, колебания и волны, волновая и квантовая оптика, квантовая механика, физика атома и ядра.
Теоретический материал излагается в соответствии с типовой программой по курсу общей физики. Главное внима- ние при этом обращается на физическую сущность основных понятий и законов. Наряду с теоретическими основами в пособии рассматриваются практические приёмы решения типовых задач. По каждому из разделов представлен фонд контрольных заданий с таблицами вариантов контрольных работ. В конце пособия в виде приложения даются некоторые сведения из математики, а также основные справочные данные.
Выписка из типовой программы дисциплины
Физика за 2011 год
(2 семестр)
Магнетизм
Магнитостатика.
Магнитное взаимодействие постоянных токов. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера. Сила Лоренца. Движение зарядов в электрических и магнитных полях. Закон Био-Савара-Лапласа. Теорема о циркуляции (закон полного тока).
Магнитное поле в веществе.
Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. Намагничение магнетиков. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Классификация магнетиков.
Электромагнитная индукция.
Феноменология электромагнитной индукции. Правило Ленца. Уравнение электромагнитной индукции. Самоиндук- ция. Индуктивность соленоида. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле. Энергия магнитного поля.
Уравнения Максвелла.
Система уравнений Максвелла в интегральной форме и физический смысл входящих в нее уравнений.
- Колебания и волны. Оптика.
Гармонические колебания.
Идеальный гармонический осциллятор. Уравнение идеального осциллятора и его решение. Амплитуда, частота и фаза колебания. Энергия колебаний. Примеры колебательных движений различной физической природы. Свободные затухающие колебания осциллятора с потерями. Вынужденные колебания. Сложение колебаний (биения, фигуры Лиссажу). Анализ и синтез колебаний, понятие о спектре колебаний. Связанные колебания.
Волны.
Волновое движение. Плоская гармоническая волны. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Уравнение волны. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Элементы акустики. Эффект Доплера. Поляризация волн.
Интерференция волн.
Интерференционное поле от двух точечных источников. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. Интерференция в тонких пленках. Стоячие волны.
Дифракция волн.
Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Дифракция Фраунгофера. Дифракци- онная решетка как спектральный прибор. Понятие о голографическом методе получения и восстановления изображений.
Поляризация волн.
Форма и степень поляризации монохроматических волн. Получение и анализ линейно-поляризованного света. Линейное двулучепреломление. Прохождение света через линейные фазовые пластинки. Искусственная оптическая анизотропия. Фотоупругость. Электрооптические и магнито- оптические эффекты.
Поглощение и дисперсия волн.
Нелинейные процессы в оптике.
- Квантовая физика.
Квантовые свойства электромагнитного излучения.
Тепловое излучение и люминесценция. Спектральные характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и закон смещения Вина. Абсолютно черное тело. Формула Релея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза квантов. Формула Планка. Квантовое объяснение законов теплового излучения. Корпускулярно-волновой дуализм света.
Планетарная модель атома.
Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома. Эмпирические закономерности в атомных спектрах. Формула Бальмера.
Элементы квантовой механики.
Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Уравнение Шредингера. Квантовая частица в одномерной потенциальной яме. Одномерный потенциальный порог и барьер.