Қазақстан республиасының білім және ғылым министрлігі

2 кесте

Кварктердің сыйпаттамалары 2 кестеде көрсетілген. Кварктердің элементарлық электрлік зарядтарының мәндері бөлшек сан, спиндері- 1/2.

Кварктерден адрондар келесі түрде құралады: мезондар қос: кварк-антикварктен, бариондар үш кварктен (антибариондар - үш антикварктен) тұрады. Кейбір бариондар үшін кварктың арнаулы кванттық сыйпаттама енгізілді – түс: “сары” , “көк”, “қызыл”. Сонда әртүрлі“түстегі ” кварктер Паули принципіне қайшылық жасамады. 1974 ж. ашылған нағыз нейтрал (J/Ψ)-мезон,оның массасы шамамен 6000 m_e , жаңа кварк– с-кварк және жаңа сақталатын шама – “әсемдік” енгізуге әкеп соқты.

Элементарлық бөлшектер теориясының дамуындағы қиыншылықтарға байланысты әр жылдары басқа “тамаша”,“нағыз” және т.б. атты кванттық сандар енгізілді.

Кваркті модель өте жемісті болып шықты, ол адрондардың барлық негізгі кванттық сандарын анықтауға мүмкіндік берді. Бұл модель бойынша, тәжірибедегідей, бүтін санды спин мезондар үшін және жартылай санды спин бариондарға тән. Сол модель бойынша жаңа бөлшек – Ω^—гиперон болуы керек деген болжам жасалды. Әртүрлі өзара әрекеттесудегі өріс кванттары сияқты кварктердің өзара әрекеттесуіндегі тасушы ретінде глюон деп аталатын жаңа бөлшектер енгізілді. Олар кванттық сан – түсті- бір кварктен екіншісіне тасиды, соның арқасында кварктер бірге бола алады.

Тағы бір сыйпаттама – “аромат”, ол түстен басқа барлық жоғарыда айтылған белгілерді біріктіреді, күшті және электромагниттік өзара әрекеттесуде сақталады.

Сонымен, материяны құрайтын элементтер- алты ароматы бар (және үш түсті) кварктер және также алты ароматты лептондар. Осындай фундаментальдық бөлшектердің арасындағы өзара әрекеттесу – глюондар, фотондар, аралық бозондар және гравитондардың алмасуымен қамтамасыз етіледі.

3. Практикалық сабақтар

Машықтану сабақтарын жүргізудегі мақсат теориялық матриалдырды бекіту, есеп шығару дағдыларын қалыптастыру. «Ядролық физика» пәні бойынша есептер шығаруды төмендегі ретпен жүгізу ұсынылады:

• 
  тақырып бойынша теориялық материалды оқу;
  
• 
  есеп шығару процесінде мазмұнын терең түсініп, оған байланысты құбылыстарды білумен қатар есепті шығарудың қарапаыйым да түсінікті жолдары іздестіріледі;
  
• 
  есептің мазмұнына сәйкес шығарылу жолдарына түсініктеме беретін схемалар, графиктер салынып, электр тізбегі құрастырылады;
  
• 
  есептің шарты қықаша жазырып, физикалық шамалардың өлшеу бірліктері БХЖ өрнектеледі;
  
• 
  физикалық тұрақтылардың мәндері сәйкес таблицалардан жазылып алынады;
  
• 
  шығару жолдарына қысқаша түсініктеме жазылады;
  
• 
  ізделіп отырған шама жалпы түрде шығарылады, яғни әуелі жұмыс формуласы қортылып, одан кейін формуланың дұрыстығы тексеріледі;
  
• 
  формуланың дұрыстығын тексеру үшін шамалардың бірліктері негізгі бірліктер арқылы өрнектеліп жазылады да теңдіктің екі жағының өлшем бірліктерінің дәл келуі анықталады;
  
• 
  шамалардың сан мәндері формулаға қойылып ,есептеулер жүргізіледі;
  

Көрсетілген әдебиеттер мен әдістемелік нұсқауларды қолданып курстың жеке тақырыптары бойынша есептер шығару мысалдары қарастырылады:

Тақырыптар бойынша есептер шығару мысалдары қарастырылады:

Жалпы физика курсының есептер жинағы В.С. Волькенштейн. № 20-3, 20,7, 20.13, 20.17

Тақырып: Корпускулалық- толқындық дуализм

Сабақтың мақсаты: Луй-де–Броиль формуласын қолдана отырып корпускула-толқындық дуализмді дәлелдейтін тақырып бойынша есептер шығаружәне төмендегі теориялық сұрақтарды қайталау:

- бөлшектердің қандай қасиеттерін білесіңдер?

- Луй-де-Броиль формуласының мағанасы неде?

- оны қандай бөлшектерге қолдануға болатынын түсіндір

Тақырыптар бойынша есептер шығару мысалдары қарастырылады:

Жалпы физика курсының есептер жинағы В.С. Волькенштейн. № 20-3, 20,7, 20.13, 20.17

• 
  толқындық функцияның физикалық мағанасын түсіндір
  
• 
  Шредингер теңдеуінің өрнегін жаз
  
• 
  Паули принципін тұжырымда
  

Тақырып бойынша есеп шығаруға қажет болатын төмендегі теориялық сұрақтарды қайталау:

• 
  Қандай заттар өткізгіштер тобына жатады? Бұл заттардың құрылысының ерекшеліктері неде?
  
• 
  Қандай заттар шалаөткізгіштер тобына жатады? Бұл заттардың құрылысының ерекшеліктері неде?
  
• 
  Фонондар деп нені айтады?
  
• 
  Қатты заттардың механикалық , электрлік және жылулық қасиеттерін қандай әдістер арқылы өзгертуге болады ?
  

Тақырып бойынша есеп шығаруға қажет болатын төмендегі теориялық сұрақтарды қайталау:

• 
  Атом ядросының негізгі сипаттамалары қандай?
  
• 
  Атом ядроларының меншікті байланыс энергиясыі деген не?
  
• 
  Нуклондар деген қандай бөлшектер? Олардың түрлері?
  

Тақырыптар бойынша есептер шығару мысалдары қарастырылады: (Жалпы физика курсының есептер жинағы М.С. Цедрик, 1989 ж.) № 17-51,64,70.

Тақырып бойынша есеп шығаруға қажет болатын төмендегі теориялық сұрақтарды қайталау:

- Есептегіштердің негізгі қандай түлерін білесіңдер?

- Есептегіштердің айыру қабілеті деген не?

• 
  Газдардың ионозация процесі деген не? Ионизация жұмысы неге тәуелді?
  

Тақырыптар бойынша есептер шығару мысалдары қарастырылады: (Жалпы физика курсының есептер жинағы М.С. Цедрик, 1989 ж.) № 20-4,5,

• 
  Ядролық реакцияның негізгі сипаттаммалары қандай шамалар?
  
• 
  Ядролық реакцияның жүру шарттары
  
• 
  Ядролық реактор не үшін керек?
  
• 
  Ядролық реакцияның эффективті қимасы нені анықтайды?
  

. Тақырып: Қарапайым бөлшектер физикасы

- қарапайым бөлшектер қандай кластарға бөлінеді?

- лептондар қандай әсерлесулерге қатысады?

- резонанстар деген не? Ол массасы неге тең?

- қарапайым бөлшектердің түрлену қандай шарттар орындалғанда байқалады?

- кварктар дегеніміз қандай бөлшектер?

Тақырыптар бойынша есептер шығару мысалдары қарастырылады: (Жалпы физика курсының есептер жинағы М.С. Цедрик, 1989 ж.) № 19-4,14,16.

Тақырып: Қолданбалы ядролық физика

Сабақтың мақсаты:Ядролық сәулелердің заттағы әсерінің тогының табиғатан талдау..Студенттерді дозиметрия негіздерімен таныстыру және есептер шығарту.

Төмендегі сұрақтарға жауаптар беру:.

• 
  Ядролық сәулеленудің негізгі тірі ағзаға әсері қандай?
  
• 
  Ядролық бөлшектер затпен әсерлескенде қандай құбылыстар тудырады?
  
• 
  Активтіліктің қандай өлшем бірліктерін білісіңдер?
  

1.Сутегі атомы спектрін зерттеу. Ридберг тұрақтысын анықтау.

2. әрбір n ге Ридберг тұрақтысын (1) формула бойынша анықтаймыз. Ал электрон массасын (2) формула бойынша анықтаймыз.

1. Спектроскоптың құрылысы қандай?

2. Бальмер сериясы спектрдің қай бөлігінде орналасқан?

3. Ридберг тұрақтысының сан мәні неге тең?

4. Белгісіз сызықтың толқын ұзындығын анықтау үшін қандай формуланы пайдаланамыз?

5. Осы жұмыста келтірілген әдістің дәлдігін жоғарлату үшін не істеу керек?

2.Фотондар үшін анықталмаушылық қатынастары.

Жарық шоғы белгілі саңылаудан өтіп экранға түседі.

Саңлаудан өтетін сәуле тесігінен өтіп, экранға түсуі байқалады. Саңлау мөлшері 0,05 мм ден 0,4 мм ге дейін жеткізеді, әр 0,03-0,05 мм өзгерісін келтіріп, 10 рет өлшейді. Содан кейін басты максимумның 2D тең (суретке өара) өлшейді, мм бөлігінде алады. ∆х пен 2D таблицаға салады. 2D жартысын алған саңлау еніне тәуелді таблицаға түседі.

1. Жұмыстың маұсаты қандай?

2. Қарастырылып отырған жұмыста қандай құралдар қолданылады?

3. Өлшеу дәлелдінін күшейту үшін приборларды қалай орналастыру керек?

4. Жұмыста қолданылатын лазердің жұмыс принципі қандай?

5. Жарық дегеніміз не?

6. Лазерлік сәуле шығарудың қасиеті қандай?

7. Фотон деп нені айтады

8. Гейзенбергтің анықталмаушылық қатынасының физикалық мағынасы не?
3.Газды лазер көмегімен квант энергиясы мен толқын ұзындығын анықтау.

Жұмыс мақсаты: Жарықтың корпускалық табиғатын дәләлдеу, эксперимент жүзінде бақылап, микроәлем өлшемдерін бағалау.

Құралдар мен жабдықтар:газды лазер, коллиматор, дифракциялық тор, миллиметрлік шкаласы бар экран, сызғыш.

Жұмысты орындау тәртібі

1. Лазер құрылысы мен оны қолдану тәртібімен танысу.

2.Лазер шкаласына дифракциялық торды орналастырып, экранда дифракциялық спектрдің анық кескінін алу керек.

3. Қажетті өлшеулер жүргізіп, таблицаны толтыру керек.

4. Лазер сәулеленуінің толқын ұзындығын анықтап, лазер шығаратын фотондар энергиясы мәнін есептеу керек.

Бақылау сұрақтары.

1. Ырықсыз сәуле шығарудың еріксіз сәуле шығарудан айырмашылығы неде?

2. Лазердің активті ортасы дегеніміз не?

3. Лазердің оптикалық резонаторы дегеніміз не?

4. Лазердің сәулеленуінің қасиеттерін атаңыз?

5. Лазердің жарық қарқындылығының үлкендігін қалай түсіндіруге болады?

Барлық заттар атомдар мен молекулалардан тқрады, олардың құрамына ядро мен электрондар кіреді. Электромагниттік сәулелену әсерінен, оның ішінде жарықтың әсерінен атомдардан электрондар жұлып алынады. Осы құбылысты фотоэлектрлік эффект ( фотоэффект) деп атайды. Фотоэффекттің үш түрі бар:

۰ Сыртқы фотоэффект, электрондар жарықтандырылған заттың бетінен

ұшып шығады. ( металдар, еркін электрондары бар)

۰ ішкі, шалаөткізгіш немесе диэлектриктен электрондар сыртқа ұшып

шықпай байланысқан күйден еркін күйге көшеді.

۰ вентильдік фотоэффект, екі шала өткізгіш немесе металл және шалаөткізгіш контактілірін жарықтандырғанда сырөы электр өрісі болмаған кезде фото ЭҰК пайда болады.

Жұмысты істеу реті.

1. ФЭ катодын ток көзінің (-) полюсіне қосып, кернеуі 0 ден 4-5 В дейін арттыра отырып вольтметр мен микроамперметрдің 9-10 нүктесі үшін көрсетулерін жазып алыңдар.

2. ФЭ катоды «+» қосып, монохроматорды 405 нм толқын ұзындығын ұойып, бөгеуші кернеуді табыңыз ( ток жоқ болған кезде)

3. Өлшеулері 430, 455 және 480 нм үшін қайталаңдар.

4. ФЭ үшін Энштейін формуласын пайдаланып Планк тұрақтысын анықтаңдар.

Бақылау сұраұтары:

1. Фотоэффект құбылысы дегеніміз не?

2. Фотоэффектің қандай түрлері бар?

3. Фотоэффект үшін Энштейн теңдеуін жаз.

4. Сыртқы фотоэффектінің негізгі заңдарын атаңыз.

5. Фотоэффектінің қызыл шекарасы дегеніміз не? Оның электрондардың металдан шығу жұмысымен байланысы қандай?

6. Фотоэлементтің вольт- амперлік сипаттамасын график түрінде көрсетіп түсіндіріңіз.
5.Оптикалық пирометр көмегімен Стефан –Больцман тұрақтысын анықтау.

Жұмыс мақсаты: Жылулықсәуле шығару заңдарын қарастыру, оптикалық пирометр көмегімен Стефан –Больцман тұрақтысын анықтау

Жұмыстың орындалу реті:

1. Қондырғыны жинау.

2. Пирметрдің О₁ окулярын жылжыта отырып, сымның кескінін анықтап көру.

3. Қыздыру шамы мен пирометрдің шамдарының қылдарының бір жастыққа келтіріп түстерінің бірдей болғандағы бейнесін бақылып таблицаны толтыру.

4. (5) формулаға қойып Стефан-Больцман тұрақтысын анықтау.
Бақылау сұрақтар:

1. Жылулық сәуле шығару деген не?

2. Денелердің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілеті деген не?

3. Денелердің сәуле жұтқыштық қабілеті деп нені айтады?

4. Дененің спектрлік сәуле жұтқыштық қабілеті деп нені айтады?

5. Абсолют қара дене заңдарын түсіну керек

6. δ тұрақтысының физикалық мағынасын түсіндіру керек.

«Атом және атом ядросының физикасы» пәні бойынша СОӨЖ өткізуге

арналған әдістемелік нұсқау

СОӨЖ жұмыстарын ұйымдастыру:

- Студенттер орындаған лабораториялық жұмыстардың нәтижелерін,

- Студенттердің пәннің жеке тақырыптарды меңгеру нәтижелерін тексеру, яғни білімдерді бағалау (тест бақылау, жазбаша жұмыс).

- Компьютерлік технологиялардың мүмкіндіктерін қолдану. Тақырыптарды меңгеру виртуаль компьютерлік демострациялар арқылы көрсетілетін электрондық оқулықтарды қолдану. Есептердің шығару жолдарын айқындайтын электрондық жетекшілірдің көмегін қолдану, яғну үйрету – көмекші программаларды пайдалану.

Студент СОӨЖ жұмыстарын орындау және өткізу графигіне сәйкес, әдебиеттер мен әдістемелік нұсқауларды қолданып, курстың жеке тақырыптары бойынша төмендегі тапсырмаларды орындайды:

1. Сутегі атомы туралы Бор теориясы.Сутегі тәріздес атомдардың спектрлік сериясы.

2. Шредингер теңдеуі. Энергияның, импульс моментінің квантталуы. Сызықты гармониялық осциллятор.Кванттық сандар және олардың физ-лық мағнасы.Паули принципі Электрондық қабаттар.

3. Қатты денелердің зоналық теориясының элементтері.Ферми беті.. Металдар мен шалаөткізгіштердің электрөткізгіштігінің зоналық теориясының негізгі қалыптары Фонондар. Қатты денелердің механикалық және электрлік және жылулық қасиеттері.

4. Ядролық күштер .Ядролардың орнықтылығы. Атом ядроларының модельдері. Радиактивтілік қатары. Ядролық сәулелерді тіркеу әдістері.

5. Ядролы0 реакциялар.Атом ядроларының бөлінуі және жеңіл ядролардың синтезі.Ядролық энергетика

6. Қарапайым бөлшектер теориясы.Электрондық, күшті және әлсіз әсерлесулер. Кварктар.

1

«Атом және атом ядросының физикасы» пәні бойынша СӨЖ өткізуге арналған әдістемелік нұсқау

Студенттерге физикадан берілетін жеке үй тапсырмасы олардың осы пән бойынша орындайтын өзіндік жұмысының бір түрі болып табылады. Студентердің өзіндік жұмысы деп, олардың оқытушының тапсырмасымен және бақылауымен, бірақ оның қатысуынсыз, ол үшін арнайы бөлінген уақыт ішінде орындайтын жұмысын түсінеді. Мұнда студенттер ақыл-ой жігерін қолдана және ой мен қимыл әрекеттерін қандай да бір формада (мысалы, есеп шығарғанда оның мазмұнын талдау, мазмұнды қысқа ұтымды тәсілмен жазу, шешудің оңтайлы әдісін таңдап алу және т.б.) білдіре отырып қойылған мақсатқа саналы жетуге ұмтылады.

Студенттер шығарған жеке үй тапсырмасын бағалау өлшемінің негізіне осы белгілердің бәрін алуға болады: физикалық құбылыстың негізгі мәселесінің мазмұнын құрайтын физикалық шамалардың,

заңдардың молырақ қамтылуы; есептердің проблемалық (шығармашылық) деңгейі; мәселенің тереңірек талданып зерттелуі; шешу тәсілдерінің ең оңтайлысын таңдап алуы және т.б.

Әр студент орындайтын жеке үй тапсырмасына (бір жеке үй тапсырмасында физиканың бір бөлімі бойынша берілген 3-5 есеп болуы мүмкін) қойылатын максимал және миниамал баллдар силлабуста көрсетіледі. Әрбір жеке есептің шығарылуы бір есепке қатысты осы баллдар аралығында және айтылған өлшемдер (критерилер) бойынша бағаланады, сосын бүкіл тапсырмаға максимал және минимал баллдардың аралығында тиісті балл беріледі.

Максимал балл мысалы, «5» балл қатесіз және кемшіліксіз немесе бір ғана болымсыз кемшілікпен шығарылған есепке қойылады. Одан төменгі балл, мысалы «4» балл толық шығарылған, бірақ бірден аспайтын дөрекі емес және бір болымсыз қатемен немесе болымсыз қателер екіден аспаған жағдайда қойылады.

Одан төменгі балл мысалы «3» балл студент есептің тең жартысынан астамын дұрыс шығарғанда немесе дөрекі қатесі екіден (немесе дөрекі қатесі бірден және дөрекі емес қатесі бірден, сондай-ақ болымсыз қатесі бірден) аспаған жағдайда қойылады.

Тапсырма минимал баллдан төмен балмен бағаланған жағдайда ол студентке қайта шығару мақсатында қайтарылып беріледі.

Егер кейбір есептерді студенттің өз бетімен шығарғандығы күдік туғызса, онда одан оқытушы есепті қалай шығарғандығын түсіндіріп беруін талап ете алады. Бағаға көңілі толмаған студент оған қатысты оқытушыға тілегін білдіруіне болады.

Студент СӨЖ тапсырмалары мен оларды орындау графигіне сәйкес төмендегі тапсырмаларды орындап тексеруге беруге міндетті:

1. 
   Сутегі атомы туралы Бор теориясы.Сутегі тәріздес атомдардың спектрлік сериясы
   
2. 
   Шредингер теңдеуі. Электронның спині және магниттік моменттері. Магниттік резонанс Паули принципі Электрондық қабаттар. Көпэлектронды атомдар құрылысы.
   
3. 
   Электрондардың энергетикалық спектрі.Электрондардың зоналарды толтыруы. Металдар мен шалаөткізгіштердің электрөткізгіштігінің зоналық теориясының негізгі қалыптары.
   
4. 
   Атом ядроларының модельдері. Табиғи және жасанды радиоактивтілік. Радиоактивтілік ыдырау заңы.Радиактивтілік қатары.
   

6. Қолданбалы ядролық физика.. Ядролық сәулелердің организмге әсері. Ядролық сәулелер дозимериясы және қорғану.

4. СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫНЫҢ ТАҚЫРЫПТАРЫ
1. Нық және радиоактивті ядролар.

2. Ядроның электрлік квадрупольдік моменті.

3. Радиоактивтіліктің статистикалық сипаты. Радиоактивтік ыдырау заңы.

4. Жалпыланған ұжымдық модель; ядроның тамшылық моделі. Кластерлік модель.

5. Ядролардың мөлшерін α-ыдыраудан алынған мәліметтермен анықтау.

6. Нейтронның барлығын тәжірибелік дәлелдеу.

7.Ядролық изомерия. γ-кванттардың ішкі конверсиясы.

8. Ядролық реакциялардың кинематикасы. Сақталу заңдары.

9. Ядролық бөлшектердің тіркегіштері.

10. Дағдылы және бәсекелес энергия көздерінің салыстырмалы сипаттамалары.

11. Жұлдыздардағы ядролық реакциялар. Басқарылатын термоядролық синтез проблемалары.

12. Дозиметрия мен ядролық нұрлардан қорғанудың элементтері.

13. Жоғарғы энергия физикасының тәжірибелік әдістері.

14. Қысқа өмірлі бөлшектерді бақылау әдістері.

15. Нәзік және электромагниттік әсерлесулердің біріккен теориясы. Ұлы біріктіру теориясы.