№
|
Наименование и содержание УК
(подтемы)
|
Последовательность учебных недель
|
Формы и содержание организации УК
|
Текущий контроль (ТК) следящий
|
Дата проведения ТК
|
Сроки обработки
|
Лекции
|
Лабораторно-практические занятия
|
Семинары /СРСП/
|
СРС
|
Кол-во часов
|
Формы и методы организации УК
|
кол-во часов
|
Формы и методы организации УК
|
кол-во часов
|
Формы и методы организации УК
|
кол-во часов
|
Формы и методы организации УК
|
Введение. Предмет атомной физики
|
1
|
Развитие атомистических представлений.
|
1
|
1
|
Предмет атомной физики. Основные проблемы и достижения в атомной физике.
|
1
|
Некоторые аспекты истории физики элементарных частиц, теория атомных спектров, развитие представлений о структуре атомов и молекул.
|
1
|
Развитие представлений о структуре атомов и молекул.
|
3
|
Основные проблемы и достижения в атомной физике.
|
Тест
|
1 нед
|
1 нед
|
2
|
Развитие квантовых представлений
|
2
|
1
|
Исторический обзор развития квантовой физики твердого тела.
|
1
|
Теория атомных спектров.
|
1
|
Атомные модели.
|
3
|
Атомные модели Дальтона, Томсона
|
Тесты
|
2 нед
|
2 нед
|
3
|
Квантовые свойства излучения.
|
3
|
2
|
Фотоэлектрический эффект. Фотоны. Уравнение Эйнштейна. Фотоэлемент, фотоумножитель, электронно- оптический преобразователь. Опыты Вавилова.
Давление света. Опыты Лебедева.
Рентгеновское излучение. Тормозное и характеристическое излучение и их спектры. Эффект Комптона. Опыт Боте. Применение рентгеновских лучей.
|
2
|
Решение задач по внешнему фотоэффекту в классическом и релятивистском случаях. Энергия фотона, работа выхода электрона из металла. Красная граница фотоэффекта. Давление света, облученность поверхности, объемная плотность энергии излучения, коэффициент отражения. Масса и импульс фотона.
|
2
|
Изменение длины волны фотона при рассеянии его на электроне под углом. Комптоновская длина волны. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра. Закон Мозли в общем случае и для К-линий.Движение частицы в релятивистской динамике.
|
4
|
Катодные, анодные и канальные лучи. Понятие о явлении характеристического рентгеновского излучения. Энергия фотона К-линии рентгеновского излучения. Энергия ионизации атома водорода. Законы сохранения энергии и импульса при эффекте Комптона. Связь между энергией и импульсом фотона.
|
Задачи. Эксперимент.
|
3 нед
|
3 нед
|
4
|
Тепловое излучение
|
4,5
|
1
|
Тепловое излучение. Лучеиспускательная и поглощательная способности тел. Закон Кирхгофа и его следствия. Излучение абсолютно черного тела. Закон Стефана – Больцмана. Закон смещения Вина..
|
1
|
Изучение абсолютно черного тела.
|
1
|
Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Формула Рэлея – Джинса. Квантование энергии излучения. Формула Планка. Оптические пирометры
|
3
|
Оптическая пирометрия. Тепловые источники света. Правило Прево. Яркостная температура.
|
Задачи
|
4 нед
|
5 нед
|
5
|
Волновые свойства вещества
|
6,7
|
2
|
Современные представления о строении атома. Корпускулярно – волновая природа света и частиц. Волны де Бройля. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
Основные представления квантовой механики. Уравнение Шредингера. Волновая функция и ее физический смысл.
Волновые свойства вещества. Опыты по дифракции электронов. Принцип суперпозиции в квантовой механике.
|
2
|
Решение задач формуле де Бройля для двух случаев: а) в классическом приближении, б) в релятивистском случае. Связь длины волны де Бройля с кинетической энергией частицы. .
|
2,5
|
Двух- и трехмерный ящик. Низкий и высокий потенциальный барьер бесконечной ширины. Прямоугольный потенциальный барьер конечной ширины.
|
10,5
|
Коэффициенты преломления, отражения, пропускания волн де Бройля. Коэффициент прозрачности прямоугольного потенциального барьера конечной ширины.
|
Задачи
|
6 нед
|
7 нед
|
|
Всего часов
|
|
7
|
|
7
|
|
7,5
|
|
23,5
|
|
|
|
|
|
Промежуточный контроль (Модуль 1).
|
|
Квантово- механическое описание атомных систем
|
01.09.11
|
Атом Резерфорда - Бора
|
8,9
|
2
|
Простейшие задачи квантовой механики: квантование энергии частицы в потенциальной яме, квантование энергии линейного гармонического осциллятора. Нулевая энергия и нулевые колебания. Прохождение частицы через потенциальный барьер (туннельный эффект).
Строение атомов и молекул. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.
Опыты Резерфорда по рассеянию - частиц. Ядерная модель атома. Формула Резерфорда.
Общая характеристика спектров излучения и поглощения. Линейчатые, полосатые, сплошные спектры. Комбинационный принцип. Спектральные серии атома водорода. Уровни энергии атома. Теория атома водорода по Бору. Опыты Франка и Герца. Определение потенциалов возбуждения и ионизации атомов. Сравнение теории Бора с опытом. Принцип соответствия. Теория Бора как промежуточный этап в развитии представлений об атоме.
|
2
|
Уравнение Шредингера для стационарных состояний в сферических координатах. Собственное значение энергии электрона в атоме водорода. Момент импульса электрона на стационарных орбитах. Момент импульса электрона на стационарных орбитах. Энергия фотона, излучаемого атомом водорода при переходе из одного стационарного состояния в другое.
|
3
|
Энергия электрона , находящегося на п-й орбите. Теория Бора для водородоподобных систем. Экспериментальное подтверждение постулатов Бора. Успехи и затруднения теории Бора. Сериальная формула Бальмера, определяющая длину волны света при переходе электрона с одной орбиты на другую.
|
11
|
Соотношение неопределенностей : а) для координаты и импульса, б) для энергии и времени. Одномерное уравнение Шредингера для стационарных состояний. Вероятность обнаружения частицы в заданном интервале. Одномерный потенциальный ящик. Собственное значение энергии электрона, находящегося на п-уровне
|
Тесты. Задачи
|
8 нед
|
9 нед
|
02.09.11
|
Квантово- механическое описание атомных систем
|
10,11
|
2
|
Квантование энергии и момента импульса электрона в атоме. Квантовые числа и их физический смысл. Сопоставление боровской теории атома водорода с квантово – механической теорией.
|
2
|
Описание состояния электрона в атоме водорода с помощью квантовых чисел. Орбитальные моменты импульса и магнитный момент электрона, орбитальное квантовое число, магнетон Бора.
|
4
|
Составление таблиц универсальных физических постоянных для атомной физики. Метод квантования. Магнитные моменты атомов. Полная система квантовых чисел. Внутреннее квантовое число.
|
11
|
Проекции орбитальных момента импульса и магнитный момент электрона на направление внешнего магнитного поля. Гиромагнитное отношение для орбитальных магнитного и механического моментов. Спиновый момент импульса и магнитный момент электрона, спиновое квантовое число. Гиромагнитное отношение для спиновых магнитного и механического моментов
|
Задачи, тесты. Эксперимент.
|
10,11 нед
|
10,11 нед
|
3
|
Периодическая система элементов Менделеева
|
12,13
|
2
|
Опыт Штерна и Герлаха. Спин и магнитный момент электрона. Магнетон Бора. Принцип Паули. Электронные оболочки и строение сложных атомов. Эффекты Зеемана и Штарка. Периодическая система элементов Менделеева. Природа характеристических рентгеновских спектров. Закон Мозли. Понятие о химической связи и валентности. Строение молекул. Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света. Люминесценция. Правило Стокса. Спонтанное и индуцированное излучение. Квантовые генераторы (лазеры) и их применение.
|
2
|
Распределение электронов по состояниям в атоме, спектроскопические символы, электронные конфигурации. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра.
|
4
|
К-, Л-, М, …-оболочки атомов. Заполнение электронных оболочек и периодическая система элементов. Тормозное рентгеновское излучение и постоянная Планка h. Спектральное распределение энергии в тормозном излучении. Рентгеновские спектры и атомный номер.
|
11
|
Спектральные термы. Полное орбитальное квантовое число. Мультиплетность. Частота ларморовой прецессии. Величина расщепления спектральной линии при эффекте Зеемана. Правила отбора для квантовых чисел.
|
Задачи, тесты
|
12,13 нед
|
12,13 нед
|
4
|
Физика твердого тела
|
14,15
|
2
|
Физика твердого тела. Образование энергетических зон в кристалле. Валентная зона, зона проводимости, запрещенная зона. Уровень Ферми.
Основные положения зонной теории электропроводности металлов и полупроводников. Роль примесей в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость. P-n переход. Принцип действия полупроводниковых приборов.
Природа электрического сопротивления. Явление сверхпроводимости.
Квантовые представления о теплоемкости и теплопроводности металлов и диэлектриков. Понятие о квантовых статистиках. Элементарные процессы в газе и плазме.
|
2
|
Классификация твердых тел по типу связи в решетке. Спектры поглощения кристаллов. Схема энергетических уровней идеального кристалла. Схема уровней неидеального кристалла. Молярный обьем кристаллов. Параметр кубической решетки..
|
4
|
Кристаллы с металлической связью. Беспримесные кристаллы с гомеополярной и гетерополярной связью. Поглощение рентгеновских лучей. Просвечивание тел рентгеновскими лучами. Использование рентгеновских лучей. Квантовая статистика Бозе-Эйнштейна и Ферми –Дирака. Нобелевские лауреаты за изучение свойств сверхповодимости.
|
11
|
Индексы узлов направлений и плоскостей в решетке. Период идентичности. Индексы Миллера. Молярная внутренняя энергия химически простых твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Молярная внутренняя энергия кристалла в квантовой теории теплоемкости по Энштейну и Дебаю. Энергия фонона. Закон Фурье. Закон Видемана-Франца. Температурная зависимость проводимости полупроводников
|
Задачи, тесты, эксперимент.
|
14,15 нед
|
14,15 нед
|
|
Всего часов:
|
|
8
|
|
8
|
|
15
|
|
44
|
|
|
|
|
|
Промежуточный контроль (Модуль 2).
|
|
|
