2. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Постоянная решетки, разрешающая способность дифракционной решетки, порядок спектра. Правило Релея. Линейная и угловая дисперсия.

Дифркционая решетка – оптический прибор, совокупность регулярно расположенных препятствий. Ее постоянная – ее период (d = a+b, d = 1/N) Разрешающая способность дифракционной решётки определяется безразмерной величиной   где  - минимальная разность длин волн спектральных составляющих источника излучения, при которых эти составляющие ещё воспринимаются раздельно. 

Правило Релея: спектральные линии с разными длинами волн, но одинаковой интенсивности, считаются разрешёнными, если главный максимум одной спектральной линии совпадает с первым минимумом другой. Угловая дисперсия дифракционной решетки:  ,где δ. - угловое расстояние между двумя спектральными

линиями с разностью длин волн δλ,   - угол дифракции, k=1,2,3... • Линейная дисперсия дифракционной решетки:  - где δl - линейное расстояние между двумя спектральными линиями с разностью длин волн δλ.

Билет 17

1. Элементарные частицы. Их характеристики и классификация. Фермионы и бозоны, стандартная модель

В настоящее время известно более 350 элементарных частиц, у большинства из которых, кроме фотона и лептонов, обнаружена внутренняя структура.

Анализ свойств частиц показал, что существует четыре типа фундаментальных взаимодействий:

сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Среди известных частиц особенно стабильны:

протон, фотон, электрон, позитрон, антипротон, электронное нейтрино,-мюонное нейтрино и тау–нейтрино и их античастицы.

Остальные частицы либо нестабильны, либо являются резонансами.

В зависимости от принадлежности элементарных частиц к фермионам или бозонам

Первая группа состоит только из одной частицы - фотона, которая является бозоном (спин S = 1) и совсем не участвует в сильных взаимодействиях.

Во вторую группу входят лептоны, которые также не участвуют в сильных взаимодействиях. Все они являются фермионами с полуцелым спином. Известно 12 лептонов:

электрон, мюон,  – лептон, нейтрино: – электронное (_е), мюонное (_,),

–нейтрино (_) и их античастицы.

Третью группу составляют мезоны.

Они являются бозонами и участвуют в сильных взаимодействиях.

Четвертую группу образуют барионы, которые участвуют в сильных взаимодействиях и являются фермионами.

Станда́ртная моде́ль в физике элементарных частиц — теоретическая конструкция, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Гравитацию Стандартная модель не включает.

Стандартная модель состоит из следующих положений.

Всё вещество состоит из 12 фундаментальных частиц-фермионов: 6 лептонов (электрон, мюон, тау-лептон, и три сорта нейтрино) и 6 кварков (u, d, s, c, b, t), которые можно объединить в три поколения фермионов.

Кварки участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях; заряженные лептоны (электрон, мюон, тау-лептон) — в слабых и электромагнитных; нейтрино — только в слабых взаимодействиях.

Все три типа взаимодействий возникают как следствие постулата, что наш мир симметричен относительно трёх типов калибровочных преобразований. Частицами-переносчиками взаимодействий являются:

8 глюонов для сильного взаимодействия (группа симметрии SU(3))

3 тяжелых калибровочных бозона (W+, W−, Z0) для слабого взаимодействия (группа симметрии SU(2))

один фотон для электромагнитного взаимодействия (группа симметрии U(1)).

В отличие от электромагнитного и сильного, слабое взаимодействие может смешивать фермионы из разных поколений, что приводит к нестабильности всех частиц, за исключением легчайших, и к таким эффектам, как CP-нарушение и нейтринные осцилляции.

До сих пор все предсказания Стандартной модели подтверждались экспериментом, иногда с фантастической точностью в миллионные доли процента

. Только в последние годы стали появляться результаты, в которых предсказания Стандартной модели слегка расходятся с экспериментом (Последние достижения в физике элементарных частиц). С другой стороны, очевидно, что Стандартная модель не может являться последним словом в ФЭЧ, ибо она содержит слишком много внешних параметров, а также не включает гравитацию. Поэтому поиск отклонений от Стандартной модели — одно из самых активных направлений исследования в последние годы. Ожидается, что эксперименты на коллайдере LHC смогут зарегистрировать множество отклонений от Стандартной модели.