3. Квантово-оптические явления

В этом разделе рассматриваются оптические явления, которые получили объяснение после возникновения квантовой теории.

Вначале следует разобраться в законах теплового излучения Стефана – Больцмана, Кирхгофа, Вина), введя предварительно понятия испускательной и поглощательной способности, абсолютно черного тела.

Эти экспериментальные законы получили полное теоретическое обоснование после введения Планком понятия кванта энергии и принятия дискретного характера излучения. Исходя из этого, Планк нашел вид функциональной зависимости ε = f(λ,T) и показал, что законы теплового излучения являются частными случаями этой функции.

Необходимо иметь представление о пирометрии – измерении температуры тел на расстоянии, и тепловидении.

В основе теоретического обоснования явления фотоэффекта лежит представление об излучении как о потоке частиц – фотонов, которые обладают при движении импульсом и массой. Следует знать формулу Планка для энергии фотона, его импульса и массы, уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Знать области применения фотоэффекта.

Явление люминесценции рассматривается на основе представлений о теории атома водорода Бора. Вначале знакомятся с упрощенной моделью строения атома – планетарной, рассматривают ее недостатки. Затем знакомятся с постулатами Бора, которые устраняют противоречия. Вводится понятия «возбужденный атом», «стационарная орбита», «разрешенный энергетический уровень», «спонтанное излучение».

Рассматривается квантовая сущность явления люминесценции, ее виды, проявления в природе и практическое применение.

4. Основы атомной и ядерной физики

Явление радиоактивности было открыто благодаря вниманию, которое обращалось учеными на все явления излучения после открытия Рентгеном нового вида электромагнитного излучения. Поэтому для лучшего усвоения свойств радиоактивного излучения необходимо выяснить все, что связано с открытием, природой, свойствами и применением рентгеновских лучей.

Далее рассматривается явление радиоактивности – самопроизвольное испускание излучения, состоящего из трех компонент, обозначенных Резерфордом буквами α, β, γ. Необходимо знать природу этих лучей, виды радиоактивного распада атомов, уметь написать формулу закона радиоактивного распада, примеры реакций распада.

Необходимо знать состав ядра атома, свойства составляющих его частиц и природу сил, связывающих их. Знать формулы дефекта массы и энергии связи ядра. Уметь расшифровывать символическую запись ядра и пользоваться данными таблицы Менделеева для характеристики ядер атомов.

Необходимо уметь объяснить особенности реакции деления тяжелых ядер – основы атомной энергетики, а также реакции синтеза легких ядер (термоядерная реакция). Знать преимущества и проблемы атомной энергетики, проблемы и перспективы термоядерной.