Вопросы для самоконтроля

1. Какова природа света?

2. Какая среда называется оптически однородной?

3. Что называется интерференцией света?

4. Почему дифракция ограничивает разрешающую способность оптических приборов?

5. Какой свет называется поляризованным?

6. Поясните принцип работы поляризационного микроскопа.

7. Каким образом формируется изображение на сетчатке глаза?

8. Что представляет собой тепловое излучение. Какими законами оно описывается?

9. Какие методы термографии наиболее распространены?

Список литературы

Основная

1. Пронин, В.П. – Краткий курс физики/ В.П. Пронин. – Саратов. СГАУ. 2007 г., 200с.

2. Рогачев, Н.М. – Курс физики. Учебное пособие/ Н.М. Рогачев. – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2010г.- 448с.

3. Основы физики и биофизики./ А.И. Журавлев [и др.] М.: Мир. 2005. – 384 с.

Дополнительная

1. Белановский, А.С. Основы биофизики в ветеринарию/А.С. Белановский. – М.: Агропром–ИЗДАТ, 1989-271с.

2. Грабовский, Р.И. – Курс физики. 6-е изд./ Р.И. Грабовский – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2002.- 608 с.

3. Медицинская и биологическая физика: Учеб. Для вузов/ А.Н. Ремизов [и др.] – 4-е изд., перераб. и дополн.. – М.: Дрофа, 2003. – 560 с.

Лекция 6 физика атомов и молекул. Элементы квантовой биофизики

6.1. Гипотеза де Бройля

В 1895 году (В.Ренген) были обнаружены излучения с длиной волны 10^-2-10^-5 мкм названные рентгеновскими. Это излучение образуется при резком торможении высокоэнергетичных электронов (порядка 10^-10Дж).

Волновая природа таких лучей подтверждена их дифракцией при прохождении через кристаллы, которые обладают пространственной упорядоченной решеткой.

Условие дифрагирования рентгеновых лучей определяется формулой Вульфа-Бреггов

,

где d – расстояние между атомными плоскостями.

С помощью рентгеновских лучей можно определять структуру кристаллов при известной длине волны (рентгеноструктурный анализ) или при известной структуре кристалла составляющие спектра рентгеновского излучения (рентгеноспектральный анализ).

Обобщая данные о дифракции излучений, Л. де-Бройль высказал гипотезу о существовании аналогии между свойствами света и вещества (1923г.) предполагая, что, как и свет, вещество должно обладать как корпускулярными, так и волновыми свойствами.

Всякая движущаяся частица обладает волновыми свойствами и излучением с длиной волны

,

где m – масса микрочастицы, υ – ее скорость, h=6,625*10^-34 Дж·с – постоянная Планка.

Гипотеза была подтверждена в 1927 году экспериментально с получением дифракционных картин.

Так как дифракция относится к волновым процессам, это доказывает существование электронных волн (волны де-Бройля).

6.2. Строение атома. Постулаты Бора

В конце 19 и начале 20 века было установлено, что атом состоит из ядра и движущихся вокруг него электронов. Размер атомов порядка 10^-9-10^-10 м, а размеры ядра  10^-15 м. То есть большая часть массы всего атома (99,95%) сосредоточена в ядре. В обычном состоянии атомы электрически нейтральны, по крайне мере на расстояниях значительно превышающих их размеры, а это возможно лишь в том случае, если в состав атома входят другие частицы положительно заряженные, которые компенсируют отрицательный заряд электронов. В 1911 г. английский физик Э.Резерфорд, на основе выполненных экспериментов, предложил именно такую ядерную (планетарную) модель атома.

В соответствии с моделью атома Резерфорда электроны должны вращаться вокруг ядра, то есть двигаться с ускорением, но согласно законам классической электродинамики, они должны непрерывно излучать электромагнитные волны и, следовательно, терять энергию. Постепенно электрон должен был бы приближаться к ядру, частота его излучения должна была бы изменяться непрерывно, то есть спектр излучения должен был бы быть непрерывным а атом неустойчивым соединением. Однако атомы устойчивы и их излучение имеет линейчатый спектр, причем каждому атому соответствует вполне определенный, характерный только для него спектр, Это было установлено в результате многочисленных экспериментов, а также была определена одинаковость линейчатых спектров излучения и поглощения отдельных атомов, что позволило сделать вывод о парциальных количествах энергии (квантах), излучаемой или поглощаемой.

Отсюда следует, что атом может находиться только лишь в определенных (дискретных) энергетических состояниях. Исходя из таких предположений датский физик Н. Бор в 1913 году на основе модели атома Резерфорда предложил более совершенные представления о строении атома, сформулировав их в виде постулатов (постулаты Боры):

1. Электроны могут двигаться в атоме только по строго определенным орбитам, радиусы которых определяются условием квантования

,

где m = 9,1110^-31 кг – масса электрона, υ – скорость его движения по орбите радиуса r, n - квантовое число (n= 1, 2, 3…), h = 6,6310^-34 Дж.с – постоянная Планка

2. Переход электрона с одной стационарной орбиты на другую сопровождается либо излучением (переход с более удаленной на менее удаленную), либо поглощением кванта энергии.

Энергия кванта поглощенного или излученного равна разности энергий атома, соответствующих его стационарным состояниям до и после излучения (поглощения)

.

Таким образом, частота электромагнитных волн, излучаемых атомом, определяется не частотой вращения электронов в атоме (по Резефорду), а разностью энергий стационарных состояний атома.