Элементы физики атома и квантовой механики

Волновые свойства частиц

Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов, опыты Девиссона и Джермера. Волновые свойства частиц. Соотношение неопределённостей Гейзенберга. Волновая функция свободной микрочастицы, её физический смысл.

 

Уравнение Шредингера

Уравнение Шредингера для свободной частицы. Уравнение Шредингера для частицы, движущейся в силовом (потенциальном) поле. Стационарное состояние. Частица в одномерной потенциальной яме. Квантование энергий.

 

Атом

Линейчатые спектры как ключ для разгадывания строения атома. Закономерности в спектре атомарного водорода. Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Радиусы стационарных орбит. Энергетический спектр атома водорода. Природа спектральных линий. Многоэлектронные атомы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип Паули и распределение электронов по стационарным состояниям. Спектры атомов и молекул.

 

ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ТВЁРДОГО ТЕЛА

Структура твёрдых тел. Сила связи частиц в твёрдых телах. Кристаллические решётки. Дефекты структуры. Механические свойства твёрдых тел. Деформация. Закон Гука. Расчёт модуля упругости. Теоретическая и реальная прочность твёрдых тел. Дислокация. Тепловые свойства твёрдых тел: теплоёмкость, тепловое расширение, теплопроводность.

 

ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА

Структура атомного ядра.

Размеры и состав ядер. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Изотопы. Взаимодействие нуклонов. Энергия связи. Дефект массы.

 

Естественная радиоактивность.

Активность, постоянная распада, период полураспада.

Альфа-излучение, его природа и характеристики. Взаимодествие с веществом. Защита от действия излучения.

Бета-излучение, его природа и характеристики. Правило смещения. Взаимодействие с веществом. Защита от действия излучения.

Гамма-излучение, его природа и характеристики. Взаимодействие с веществом. Защита от действия излучения.

Нейтронное излучение, его природа и характеристики. Взаимодействие с веществом. Защита от действия излучения.

Дозиметрия радиоактивных излучений

Закон ослабления излучения веществом. Коэффициент ослабления излучения, слой половинного ослабления. Единицы активности и дозы излучения. Методы регистрации излучения.

 

Ядерные реакции

Искусственная радиоактивность. Деление тяжёлых ядер, коэффициент размножения нейтронов. Цепная реакция. Критическая масса. Расчёт величины энергии деления ядра. Изотопы, их использование. Реакции термоядерного синтеза. Элементарные частицы.

 

ВЫВОДЫ

В заключительной лекции обратить внимание на практическую важность фундаментальных исследований в современной физике, проанализировать различные физические явления, которые лежат в основе работы технических устройств, используемых во время эксплуатации, ремонта, конструирования сельскохозяйственной техники. Изложить систему точного земледелия как пример использования физических явлений на современном уровне науки и техники.

УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА ФИЗИКИ

Р А З Д Е Л III. Электричество и магнетизм.

Электромагнетизм.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ

УСВОЕНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

 

1. Что называется магнитным полем?

2. Какую форму и ориентацию имеют линии магнитной индукции поля, создаваемого током в прямолинейном проводе?

3. Какой магнитный полюс Земли расположен вблизи северного географического полюса?

4. Имеются два стальных бруса, из которых только один намагничен. Как узнать, какой именно брусок намагничен, не пользуясь ничем, кроме этих брусков?

5. Что является первичным источником магнитных полей?

6. Как будет вести себя стрелка компаса, помещённого на магнитном полюсе Земли?

7. Пользуясь законом Ампера, определите размерность магнитной постоянной.

8. Какую единицу имеет напряжённость магнитного поля? Дайте определение этой единицы.

9. Чему равен и как направлен магнитный момент кругового тока?

10. Из каких магнитных моментов слагается магнитный момент атома?

11. Что характеризует относительная магнитная проницаемость среды?

12. Каким соотношением связаны между собой индукция В и напряжённость Н магнитного поля?

13. Что называется точкой Кюри?

14. Единицей какой физической величины является тесла? Дайте определение этой единицы.

15. Сформулируйте определение единицы силы тока – ампера.

16. В каком случае магнитное поле не отклоняет движущуюся в нём заряженную частицу.

17. При пропускании тока по проволочной спирали её витки притягиваются друг к другу и спираль укорачивается. Объясните это явление.

18. Электрон движется в магнитном поле по окружности. Как зависит период вращения электрона от его скорости?

19. Как взаимодействуют два прямолинейных параллельных проводника с токами, идущими в противоположных направлениях?

20. Чему равна работа лоренцевой силы при перемещении протона в магнитном поле? Объясните ответ.

21. В области полёта электрона создали сильное и обширное магнитное поле тороидальной конфигурации. Как теперь будет двигаться электрон?

22. Дайте физическое объяснение явлению полярного сияния.

23. Для чего служит масс-спектрограф?

24. Что называется электронными линзами?

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ФОРМУЛЫ

Наименование величин или физический закон	Формула
Связь между индукцией и напряжённостью магнитного поля	В = m0m Н
Индукция магнитного поля в центре кругового тока с числом витков N	В = m0m
Индукция поля вблизи бесконечно длинного проводника с током	В = m0m
Индукция поля внутри соленоида с током	В = m0m I n = m0m I
Закон Ампера	F = IBl sin a
Сила взаимодействия двух прямых параллельных токов	F = m0m
Механический момент, действующий на рамку с током в магнитном поле	М = р м В sin a
Магнитный момент рамки контура с током	р м = IS
Магнитный момент рамки с током (короткой катушки)	р м = ISN
Сила Лоренца	F Л = Qu B sin a
Магнитный поток	Ф м = ВS cos a
Потокосцепление в контуре с током	y = LI
Закон Фарадея-Максвелла	Еi = –
Э. д. с. переменного тока при вращении рамки в магнитном поле	Е = NBS w sin w t
Э. д. с. самоиндукции	Е с = – L
Индуктивность соленоида (тороида)	L = m0m n ^2 V = m0m
Закон полного тока