АТОМНА ФІЗИКА
КОРОТКИЙ ІСТОРИЧНИЙ НАРИС РОЗВИТКУ СУЧАСНИХ УЯВЛЕНЬ ПРО БУДОВУ АТОМУ
Досягнення у вивченні будови матерії в XX ст. як новий етап пізнання об'єктивних законів матеріального світу.
КОРПУСКУЛЯРНІ ТА ХВИЛЬОВІ ВЛАСТИВОСТІ ЧАСТИНОК
Релятивістські та. нерелятивістські частинки. Розсіяння електронів у газах. Ефективний переріз розсіяння та його залежність від енергії. Ефект Рамзауера. Неможливість пояснення процесів розсіяння на підставі класичних уявлень. Квантова теорія випромінювання. Квантування вільного електромагнітного поля. Гіпотеза Планка, фотони. Хвильова природа матерії. Формула де-Бройля. Експериментальне обгрунтування хвильової природи частинок. Визначення довжини хвилі матеріальних частинок з дослідів по дифракції на кристалах. Електронографія та нейтронографія.
ХВИЛЬОВА ФУНКЦІЯ ЕЛЕКТРОНА ТА РІВНЯННЯ ШРЕДІНГЕРА
Хвильова функція електрона та її фізичний зміст. Статистичний характер хвильової функції. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Рівняння Шредінгера; простіші випадки його розв’язку: частинка в прямокутный потенціальній ямі, проходження крізь потенціальний бар'єр. Елементи теорії збурень.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОБГРУНТУВАННЯ СУЧАСНОЇ ТЕОРІЇ БУДОВИ АТОМА
Досліди Резерфорда по розсіянню альфа-частинок. формула Резерфорда. Планетарна модель втома; труднощі її пояснення на підставі класичних уявлень.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА АТОМНИХ СПЕКТРІВ
Спектр водню та його серії. Спектральні терми. Комбінаційний принцип. Досліди Франка і Герца. Визначення потенціалів збудження та іонізації атомів. Атом водню по Бору, постулати Бора. Ізотопічний зсув спектральних ліній. Позитроній та мезоатом. Теорія Бора як проміжний етап у розвитку уявлень про будову атома.
УЯВЛЕННЯ ПРО БУДОВУ АТОМА НА ОСНОВІ КВАНТОВОЇ МЕХАНІКИ
Рух частинок в центрально-симетричному полі. Оператор моменту кількості руху, власні значення та власні функції. Рівняння Шредінгера для атома водню та його розв’язок. Стаціонарні стани руху атомних електронів та електронна хмара. Квантові числа та їх фізичний зміст, правила відбору для оптичних переходів. Рідбергівський атом. Структура атомів лужних металів, енергетичні рівні та структура спектру.
МАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТІ АТОМІВ
Досліди Штерна і Герлаха. Гіромагнітні ефекти. Уявлення про спін. Магнітний момент електрону. Орбітальний і спіновий магнетизм. Магнетон Бора. Сумарний магнітний момент електронної оболонки атома. Фактор Ланде. Просторове квантування. Сучасні методи визначення атомних магнітних моментів. Ядерний магнетизм.
ТОНКА СТРУКТУРА СПЕКТРУ ВОДНЕПОДІБНОГО АТОМУ
Роль релятивістських ефектів, спін-орбітальної та контактної взаємодії. Дублетна структура спектрів. Рівняння Дірака.
Досліди Лемба і Резерфорда по вимірюванню зсуву електронних рівнів водню. Уявлення про нульові коливання та поляризацію вакууму як причину лембівського зсуву. Надтонка структура спектру атому водню.
БАГАТОЕЛЕКТРОННІ АТОМИ
Системи тотожніх частинок. Принцип Паулі. Метод самоузгодженого поля Хартрі-Фока. Метод Томаса-Фермі. Атом гелію, рівняння Шредінгера для двохелектронного атома. Обмінна взаємодія. Енергетичний спектр атому гелію, ортогелій та парагелій. Систематика спектрів складних атомів. Типи зв'язку атомних моментів: зв'язок Рассел-Саундерса та (j-j) - зв'язок. Правила Хунда. Будова та заповнення електронних оболонок складних атомів за принципом Паулі. Теорія періодичної системи елементів Менделєєва.
ФІЗИЧНІ ОСНОВИ РОБОТИ ЛАЗЕРІВ
Спектральні терми та їх систематика, ймовірність переходів. Правила відбору. Ширина спектральних ліній, інтенсивність спектральних ліній Коефіцієнти Ейнштейна. Принцип оптичного підсилення. Умови виникнення генерації. Лазери і мазери Газові лазери. Характеристики лазерного випромінювання. Застосування лазерів.
РЕНТГЕНІВСЬКІ СПЕКТРИ АТОМІВ
Суцільний та характеристичний спектри рентгенівських променів. Закон Мозелі. Рентгенівські терми та переходи поміж ними; рентгенівські серії. Дублетна структура ліній рентгенівських спектрів. Спектри поглинання рентгенівських променів. Залежність поглинання від довжини хвилі та атомного номера елемента. Ефект Оже. Когерентне і некогерентне розсіяння рентгенівських променів. Ефект Комптона.
ВПЛИВ МАГНІТНОГО ТА ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛІВ НА АТОМИ
Ефект Зеємана. Квантова теорія нормального та аномального ефектів Зеємана. Ефект Пашена-Бака. Ефект Штарка. Сукупність атомів у магнітному полі. Парамагнетизм та діамагнетизм речовини. Циклотронний резонанс. Електронний спіновий резонанс, методика його спостереження та застосування в фізиці твердого тіла, хімії та радіофізиці. Визначення атомних констант за допомогою магнітних резонансних ефектів.
ПРИРОДА ХІМІЧНОГО ЗВ'ЯЗКУ
Іонний зв’язок. Молекула водню та ковалентний зв’язок, обмінна енергія. Гомеополярні молекули.Сили Ван-дер-Ваальса. Гібридизація атомних орбіталей, валентність. Основні методи квантової хімії: метод валентних сил, метод ЛКАО, метод молекулярних орбіт. Спектри двохатомних молекул: електронні, коливальні та обертальні. Принцип Франка-Кондона. Комбі-наційне розсіяння світла.
КРИСТАЛІЧНИЙ СТАН ТВЕРДОГО ТІЛА
Класифікація твердих тіл за типами зв’язку. Трансляційна симетрія, базис. Структура кристалів. Іонні кристали. Кристали з ковалентними зв’язками, кристали типу алмазу. Кристали з металевим типом зв’язку. Молекулярні кристали.
КОЛИВАННЯ КРИСТАЛІЧНОЇ ҐРАТКИ
Гармонічне наближення. Спектр власних частот одновимірних моноатомної та двохатомної ґраток. Акустичні та оптичні коливання. Фонони. Концепція квазічастинок. Теорія теплоємності. Явища ангармонізму, теплопровідність твердих тіл.
ЕЛЕМЕНТИ ЗОННОЇ ТЕОРІЇ ТВЕРДИХ ТІЛ
Адіабатичне та одноелектронне наближення. Рух електронів в періодичному полі кристалічної ґратки, теорема Блоха. Зони Бріллюена. Енергетична зонна структура та електрофізичні і оптичні властивості твердих тіл. Структура енергетичних зон в напівпровідниках. Метод ефективних мас, дірки. Електрон–фононна взаємодія.
НАДПРОВІДНІСТЬ
Електричні та магнітні властивості надпровідників. Критична температура, критичні магнітні поля та струми. Проникнення магнітного поля в надпровідник. Куперівські пари. Теорія надпровідності Бардіна–Купера–Шріфера, основний стан та елементарні збудження. Тунелювання куперівських пар, ефекти Джозефсона. Квантування магнітного потоку, флюксоід, СКВІДи. Високотемпературна надпровідность.
МАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТИ ТВЕРДИХ ТІЛ
Діамагнетизм та парамагнетизм, закон Кюрі. Магнітна сприятливість електронів провідності. Квантовий ефект Холла. Обмінна природа феромагнетизму. Магнітна анізотропія та повна енергія феромагнетика. Доменна структура магнетиків. Блохівські стінки, блохівські лінії та точкі. Магнітна структура антіферомагнетика. Елементарні збудження феромагнетиків: магнони та солітони.
Література
Основна
- Находкін М.Г. Атомна фізика, КНУ, 1999, 553с.
- Белый М.У., Охрименко В.А., Атомная физика.,Киев,1984, 271с.
- Шпольский З.В., Атомная физика, в 2т.М.,1984,т.1,2. 552 с.
- Сивухин Д.В., Общий курс физики., в 5т.,М.,І986,т.5.416с.
Додаткова
- Соколов А.А,, Тернов И.М., Муковский В.Ч. Квантовая механика.- М., 1979 ,528 с.
- Фриш С.З., Оптические спектры атомов, М., 1963, 640 с.
- Вакарчук І.О. Квантова механіка, Львів, 1998, 615
|
