Атомная физика и квантовая теория.
Экспериментальные факты, лежащие в основе квантовой теории. Атомные спектры излучения. Атом водорода. Постулаты Бора. Опыты по дифракции электронов и атомов. Волновые и корпускулярные свойства материи. Гипотеза Де-Бройля.
Основные постулаты квантовой механики. Операторы координаты и импульса. Гамильтониан. Чистые и смешанные состояния квантовомеханической системы. Волновая функция и ее свойства. Плотность вероятности и матрица плотности. Принцип неопределенности.
Описание эволюции квантовомеханических систем. Уравнения Гейзенберга и Шредингера. Стационарные состояния. Прохождение частиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект.
Движение в центральном поле. Атом водорода: волновые функции и уровни энергии. Орбитальный механический и магнитный моменты. Сложение моментов. Спектры атомов щелочных металлов.
Стационарная теория возмущений в отсутствие и при наличии вырождения. Эффекты Зеемана и Пашена-Бака. Эффект Штарка. Уравнение Дирака. Квазирелятивистское приближение. Спин-орбитальное взаимодействие. Тонкая структура спектра атома водорода.
Система тождественных частиц. Симметричные и антисимметричные волновые функции. Бозоны и фермионы. Принцип Пуали.
Многоэлектронный атом. Приближение самосогласованного поля. Электронная конфигурация атома. Терн. Тонкая структура Терма. Приближение LS и JJ-связей. Правило Хунда.
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Электронная конфигурация атома. Периоды и группы. Переходные элементы.
Нестационарная теория возмущений. Вероятность перехода в квантовой системе. Электромагнитные переходы в атомах и молекулах. Правило отбора.
Теория упругого рассеяния. Борновское приближение. Парциальное разложение амплитуды рассеяния.
Основы физики молекул. Адиабатическое приближение. Термы двухатомной молекулы. Типы химической связи. Спектры двухатомных молекул. Движение частиц в периодическом поле, зонная структура энергетических спектров.
Литература.
1. Шпольский Э.В. Атомная физика, т.1, 2. М.: Просвещение, 1984.
2. Иродов И.Е. Сборник задач по атомной и ядерной физике. М.: Атомиздат, 1984.
3. Матвеев А.Н. Атомная физика. М.: Высшая школа. 1989.
4. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. М.: Наука, 1983.
5. Савельев И.В. Курс общей физики т.3. М.: Наука 2006.
6. Савельев. И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. М.: Наука, 2005.
7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика, М.: Наука, 1989.
Физика атомного ядра и частиц.
Основные характеристики атомных ядер. Протоны и нейтроны. Масса и энергия связи ядра. Квантовые характеристики ядерных состояний. Спин ядра.
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада, альфа-распад, бета-распад и гамма-излучения ядер. Эффект Мессбауэра. Деление и синтез ядер атома. Цепная реакция, деление и термоядерная реакция. Ядерная энергия. Реакторы.
Модели атомных ядер. Модель Ферми-газа, оболочечная модель, модель жидкой капли и обобщенная модель ядра. Механизмы ядерных реакций. Сечение реакций. Каналы реакций.
Ядерные силы и их свойства. Частицы и взаимодействия. Взаимодействие как обмен квантами калибровочного поля (калибровочными бозонами). Фундаментальные частицы, лептоны и кварки. Античастицы.
Электромагнитные взаимодействия. Сильное взаимодействие. Кварковая структура адронов. Цветовой заряд кварков. Глюоны. Слабое взаимодействие и процессы, им обусловленные. Слабые распады кварков и лептонов. Нейтрино и антинейтрино. Взаимодействие нейтрино с веществом.
Симметрии и законы сохранения. Объединение взаимодействий. Нуклеосинтез во Вселенной. Ядерные реакции в звездах. Взаимодействие частиц и излучений с веществом. Принципы и методы ускорения заряженных частиц. Методы детектирования частиц.
Литература.
1.Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Т. 1, 2. М.: Энергоатом-издат, 1993.
2.Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Мокеев В.И. Ядерная физика, Ч. 1, 2. М.: Издательство МГУ, 1999.
3.Субатомная физика. Вопросы, задачи, факты. Учебное пособие под ред. Ишханова Б.С. М.: МГУ, 1994.
4.Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.5 ч.2. М.: Наука, 1989.
5.Тегаев Р.И., Хаконов А.Х. Задачи по ядерной физике для самостоятельной работы студентов. Нальчик: КБГУ, 2003.
Заключение.
В ходе работы мы ознакомились с порядком проведения вступительных испытаний для абитуриентов магистратуры по направлению 44.04.01 – «педагогическое образование» магистерской программы «физическое образование».
Были установлены критерии оценки ответов на экзамене.
При составлении экзаменационных билетов мы опирались на программу вступительных испытаний.
При составлении программы вступительных испытаний в магистратуру по направлению « физическое образование», авторами учитывались требования ГОС ВПО к уровню подготовки бакалавров, необходимому для освоения программы магистров.
Приложение 1. Экзаменационные билеты.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Институт Физики и Математики.
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 1
1.Основные понятия физики дисперсных систем. Классификация дисперсных систем по размерам частиц.
2.Уравнение равновесия Клапейрона- Клаузиуса для трех фаз в равновесии.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 2
1. Функция распределения частиц по размерам. Гистограмма распределения частиц.
2.Уравнение равновесия фаз малых размеров. Первое уравнение капиллярности и его анализ.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 3
1.Особенности свойств дисперсных систем. Устойчивость, энергоемкость. Методы защиты наносистем от коагуляции наночастиц.
2.Второе уравнение капиллярности. Его проекция на горизонтальную ось ОХ в системе твердая – жидкая – газовая фазы. Формула Неймана.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 4
1.Понятия о размерных эффектах физико-химических свойств. Типы размерных эффектов, примеры , , зависимости этих параметров от радиуса r частицы.
2. Кинематика материальной точки. Линейные и угловые скорости и ускорения. Динамика материальной точки. Законы Ньютона.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 5
1. Смачиваемость поверхности твердого тела расплавами. Уравнение Юнга.
2.Методы получения дисперсных частиц пластичных материалов (металлов). Метод разрушения при механичеком напряжении сжатия.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 6
1. Уравнения движения материальной точки. Динамика системы материальных точек. Законы сохранения в механике.
2. Взаимодействие молекул. Идеальный газ. Основные газовые законы. Распределение молекул газа по скоростям. Идеальный газ во внешнем потенциальном поле. Распределение Больцмана.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 7
1. Основы электромагнитной теории света. Энергия и импульс световых волн. Опыты Лебедева по измерению светового давления.
2. Фазовая диаграмма однокомпонентной системы. Уравнение Лапласса.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 8
1.Методы получения высокодисперсных систем (наноразмерные частицы, пленки, нити).
2. Атом водорода. Постулаты Бора. Атомные спектры излучения.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Направление 44.04.01. Магистерская программа – Физическое образование.
Билет № 9
1. Колебания систем частиц в линейной цепочке. Уравнения колебаний систем. Затухающие колебания.
2.Диаграмм фазового состояния бинарных систем натрий-калий и натрий-цезий.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 10
1. Диаграмма фазового состояния бинарных систем натрий-калий и натрий-рубидий.
2.Электронное строение атомов C(Z=6), О(Z=8) и Al(Z=13) по ячейкам.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 11
1. Квантовая теория излучения. Законы теплового излучения конденсированных сред, формула Планка.
2.Смачиваемость поверхности твердого тела расплавами. Уравнение Юнга.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 12
1.Виды дисперсных систем по типу дисперсной частицы и дисперсионной среды.
2. Атом водорода: уравнение Шредингера, волновые функции, уровни энергии и спектры излучения.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 13
1.Периодические системы элементов Менделеева. Электронная конфигурация атомов, периоды и группы.
2.Методы получения дисперсных частиц пластичных материалов (металлов) под действием упругих напряжений.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 14
1.Уравнение равновесия фаз малых размеров. Размерный эффект температуры плавления твердого тела..
2. Движение частиц в периодическом поле, зонная структура энергетических спектров (проводник, полупроводник и диэлектрик).
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 15
1.Размерный эффект температуры плавления сферической наночастицы. Формула и примеры.
2. Диаграмма фазового состояния бинарных систем натрий-рубидийи цезий- рубидий.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 16
1. Основные характеристики атомных ядер. Протоны и нейтроны. Масса и энергия связи ядра.
2. Диаграмма фазового состояние бинарных систем натрий-рубидий и калий- цезий.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 17
1. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада, α - распад, β - распад и ¡-излучение ядер. 2. Функция распределения частиц по размерам. Гистограмма размерного распределения частиц.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 18
1.Энергия и радиус зародыша новой фазы при ее гомогенном образовании.
2. Деление и синтез ядер атомов. Цепная реакция деления и термоядерная реакция. Ядерная энергия. Реакторы.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 19
1.Размерный эффект температуры плавления сферической наночастицы. Формула и примеры.
2. Интерференция света. Интерферометры. Диэлектрические зеркала и интерференционные фильтры.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.
Кабардино-Балкарский госуниверситет им. Х.М. Бербекова
Физический факультет. Кафедра физики конденсированного состояния
Дисциплина Межфазные явления в наносистемах
Билет № 20
1.Общие условия равновесия фаз и межфазных границ в многокомпонентных системах, содержащих наноразмерные фазы. Термическое и химическое равновесия фаз.
2. Дифракция света. Спектральные приборы. Роль дифракции при формировании оптических изображений.
Зав. кафедрой ТиЭФ, профессор М.Х.Хоконов.