8 глав 57 параграфов. 16ти нет 2

Физика 3

Введение. Дуализм света. Опыт Боте. 3

Глава 1. Действие света. 3

§1 Фотоны. 3

§2 Фотоэффект. 3

§3 Применение фотоэффекта. 6

§4 Давление света. 7

§5 Явление Комптона – рассеяние рентгеновского кванта на «свободном» электроне. 8

Глава 2. Тепловое излучение – излучение нагретых тел оптического диапозона. 9

§1 Тепловое излучение в ряду других излучений. 9

§2 Основные характеристики теплового излучения. 9

§3 Закон Кирхгофа 9

§4 Законы излучения а.ч.т. 11

§5 Распределение энергии в спектре а.ч.т. 12

§6 Оптическая пирометрия 13

Атомная физика 13

Глава 1. Ядерная модель атома. 13

§1 Закономерности линейчатых спектров. 13

§2 Модель Томпсона. 14

§3 Опыты Резерфорда. 15

§4 Энергия электрона в атоме. 16

Глава 3. Теория Бора. 17

§1 Несостоятельность классической модели атома. 17

§2 Постулаты Бора. (1913) 17

§3 Опыты Франка и Герца. (1913) 17

§4 Теория атома водорода и водородоподобных ионов по Бору. 19

§6 Затруднения Теории атома водорода и водородоподобных ионов по Бору. 21

Элементы Квантовой Механики. 21

Введение. История создания квантовой механики. 21

Глава 4. Волновые свойства микрочастиц. 21

§1 Гипотеза Луи де Бройля. 1923г. 21

§2 Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля. Опыты Дэвисона и Джермера. 1927-1923. 22

§3 Общие свойства волн. Волновой пакет. 23

§4 Свойства волн де Бройля. 25

§5 Соотношение неопределенностей Гейзенберга. 26

§6 Волны де Бройля и волновая функция. 27

§7 Вероятностное толкование волн де Бройля. 27

§8 Вероятность нахождения мкч.Нахождение средних значений функции от координат. (роль Ψ –фунукции в квантовой механике) 28

Глава 5. Уравнение Шредингера. 29

§1 Особенности волнового уравнения для микрочастицы. 29

§2 Общий вид уравнения Шредингера от времени. 30

§3 Уравнение Шредингера для стационарных состояний. 30

§4 Уравнение Шредингера для n частиц 31

§5 Анализ решений уравнений Шредингера 31

Глава 6. Применение квантовой механики. 32

§1 Движение мкч в свободном пространстве. 32

§2 Движение мкч в потенциальном ящике. 33

§3 Отражение и прохождение мкч через Потенциальный барьер. 35

§4 Прохождение микрочастицы через потенциальный барьер конечной ширины. Туннельный эффект. 37

§5 Микрочастица в потенциальной яме конечной глубины. 38

§6 Квантово-механический осциллятор 39

§7 Квантово-механическая модель атома. 42

§8 Магнитные свойства и спин электрона. 45

Глава 6. Применение квантовой механики. 47

§1 Принцип Паули (1925). 47

§2 Распределение электронов в сложных атомах по оболочкам. Таблица Менделеева. 47

§3 Спектр сложных атомов. 47

Глава 7. Элементы квантовой статистики. Проводимость металлов. 49

§1 Понятие о квантовой статистике. 49

§2 Распределение коллективизированных электронов в металле по квантовым состояниям при T=0 и при Т>0. 50

§3 Динамика электрона в кристаллической решетке. Эффективная масса электрона. 51

§4 Понятие о квантовой теории теплоемкости. Фононы. 52

§5 Понятие о квантовой теории проводимости. 52

§6 Квантовая теория 52

Глава 8. Элементы ядерной физики и элементарные частицы. 52

§1 Общая характеристика ядра. 52

§2 Радиоактивность. 52

§3 Энергия связи ядра. Два пути получения ядерной энергии. 52

§4 Элементарные частицы. 52

§5 Кварк-лептонная симметрия 52

8 Глав 57 параграфов. 16ти нет Физика Введение. Дуализм света. Опыт Боте.

Свету присущ дуализм:

(1) свет — электромагнитная волна

(2) свет — поток квантов

волна бесконечная, а в случае квантов свет выделяется порциями.

Опыт, доказывающий дискретную природу света (2) — опыт Боте.

Если свет — электромагнитная волна, то записи на ленте будут строго симметричны.

С позиции квантов: кванты летят хаотически и приходят на счетчики не одновременно.

(излучение именно рентгеновское тк энергия фотона видимого света — несколько электрон-вольт, и на первый план выходят волновые свойства, у рентгеновского излучения энергия на несколько порядков больше и на первый план выходят квантовые свойства)

Глава 1. Действие света. §1 Фотоны.

Фотоны — кванты оптического диапозона (10¹¹ — 10¹⁵ Гц), порция, минимальный сгусток энергии.

Энергия фотона ε_ф=hν = hC/λ=ħω

h=6.62 * 10 ^-34 Дж с — постоянная Планка (1900)

ħ=h/2Pi=1.05*10^-34 Дж c

ω = 2Pi ν

λ=СT=C/ν ν=C/λ

E=mC² — закон массы энергии

m=E/C²

Масса фотона m_ф=ε_ф/C²=hν /C² — масса движущегося фотона

со скоростью света могут двигаться только частицы нейрина и фотона, тела — нет

m_ф=m_0ф/sqr(1-(v²/C²)) v=C (в вакууме) => m_ф=0 в покое

Импульс фотона P_ф=mC= hν /C = h/λ

§2 Фотоэффект.

Фотоэффект — спускание веществом электронов при облучении электромагнитным излучением.

1. Основные особенности фотоэффекта.

При облучении ультрафиолетом (например) испускаются частицы — электроны.

А. Г. Столетов проводил опыт, снимая вольт-амперную характеристику.

В результате были сформулированы законы внешнего фотоэффекта (Столетова):

1. Для данного фотокатода при облучении с постоянной частотой сила фото-потока насыщения прямо пропорциональна световому потоку, падающему на фотокатод.

J_фн~Ф

2. Для данного фотокатода max T (Екин) выбитого элемента пропорциональна частоте облучения и не зависит от светового потока.

3. Для каждого фотокатода имеется своя «красная» граница

λ_кр ν=C/λ_кр — max λ (min ν) c которой начинается фотоэффект

λ>λ_кр

ν< ν_кр

4. фотоэффект безынерционен.

2. Объяснение фотоэффекта с точки зрения волновой и квантовой теорий.

Волновая теория не объясняет законы фотоэффекта.

В квантовой теории законы Столетова объясняются уравнением Эйнштейна для фотоэффекта.

hν = Aв + (mV²_max/2)

(выход электрона из металла + кинетическая энергия максимального выбитого электора)

eU_З = mV²_max/2 — тоже уравнение Эйнштейна

eU_{З —} кинетическая энергия получаемая или отдаваемая электроном

hν = Aв + eU_З

если hν < Aв — фотоэффект невозможен.

hν_кр= Aв и hC/λ_кр = Aв - объясняет наличие «красной» границы.

3. Селективный, внутренний, вентильный фотоэффект.

Селективный фотоэффект.

Квантовый выход электрона из металла — γ

γ=j_фн/Ф = [мА/лм]

обычный фотоэффект

селективный фотоэффект

электромагнитная волна:

E=E₀Cos(ωt-kr)

H=H₀Cos(ωt-kr)

На электрон действует F=eE, электрон начинает совершать вынужденные колебания, становится возможным появление резонанса. Λ0 — резонансная длина волны. Максимальная амплитуда, максимальный квантовый выход.

Величина пика (максимума) зависит от вида поляризации падающего излучения и от угла падения.

2 — вероятность выхода больше

чем больше угол, тем больше пик.

Селективный фотоэффект чаще на щелочных металлах. Важен тем что подчеркивает дуализм света. Один и тот же эффект объясняется с привлечением обеих теорий.

Внутренний фотоэффект.

Наблюдается не на металлах, а на диэлектриках и полупроводниках.

Hν = A_В1 + A_В1 +A_В1 + (mV²_max/2)

A_В1 — отрыв элемента от атома

A_В2 — подведение электрона к поверхности

A_В3 — отрыв электрона от фотокатода

энергии фотона хватает только на A_В1.

Тогда в веществе увеличивается количество свободных электронов, это увеличивает проводимость.

Внутренний фотоэффект используется в фотосопротивлениях.

Вентильный фотоэффект

наблюдается при облучении p-n перехода

рис*

обладает способностью проводить электроны в одном направлении. Преобразует световую энергию в электрическую.