- •2) Многолучевая интерференция света. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры. Интерферометр Майкельсона.
- •3) Длина волны де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •2) Дифракция в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера). Дифракция Фраунгофера на одной щели.
- •3) Уравнение Шредингера. Собственные функции и собственные значения. Стационарное уравнение Шредингера. Квантово-механическое представление свободно движущейся частицы.
- •2) Дифракция Фраунгофера на системе щелей. Дифракционная решетка.
- •3) Квантовые свойства света. Эффект Комптона и его теория.
- •2) Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность решетки. Критерий разрешения Рэлея.
- •3) Излучение и поглощение электромагнитных волн. Спонтанное и вынужденное излучение. Резонансное поглощение. Ширина спектральной линии. Коэффициенты Эйнштейна.
- •2) Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектрических сред. Закон Брюстера.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества. Лазеры.
- •2) Поляризация света. Закон Малюса. Естественная анизотропия. Поляризационные приборы. Призма Николя.
- •3) Строение атомного ядра. Энергия связи, ядерные силы. Основные характеристики атомного ядра.
- •2) Поляризация света. Искусственная анизотропия. Эффекты Керра и Фарадея.
- •3) Элементарные частицы и античастицы. Виды взаимодействия частиц и их объединения в рамках единой теории. Кварки. Систематика элементарных частиц.
- •2) Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции электронов. Длина волны де Бройля.
- •3) Электромагнитная природа света. Понятие о когерентности. Сложение колебаний. Временная и пространственная когерентность.
- •2) Интерференция света. Длина и время когерентности. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей. Способы получения интерференционных картин.
- •3) Волновые свойства частиц. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера.
- •2) Интерференция света. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры. Интерферометр Майкельсона.
- •3) Излучение и поглощение электромагнитных волн. Спонтанное и вынужденное поглощение. Резонансное поглощение. Ширина спектральной линии. Коэффициенты Эйнштейна
- •2) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества (методы осуществления инверсии населенности). Лазеры.
- •2) Дифракция света. Дифракция Френеля от диска и круглого отверстия. Зонная пластинка. Характерные области дифракции света.
- •3) Строение атомного ядра. Основные характеристики атомного ядра. Энергия связи, ядерные силы.
- •2) Дифракция Фраунгофера на нескольких щелях. Дифракционная решетка.
- •3) Уравнение Шредингера. Квантомеханическое описание частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме.
- •2) Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность решетки.
- •3) Тепловое излучение. Основные характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела.
- •3) Тепловое излучение. Квантовая гипотеза и формула Планка. Следствия формулы Планка (законы Стефана-Больцмана, Вина, формула Рэлея-Джинса).
- •2) Поляризация света. Закон Малюса. Естественная анизотропия. Поляризационные приборы. Призма Николя.
- •3) Квантовые свойства света. Опыт Боте. Энергия, масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева.
- •2) Сложение поляризованных колебаний. Четвертьволновые и полуволновые пластинки.
- •3) Атомные спектры. Сериальные формулы. Опыты по рассеянию альфа-частиц (опыты Резерфорда).
- •2) Поляризация света. Искусственная анизотропия. Эффект Керра, эффект Фарадея.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества (методы осуществления инверсии населенностей). Лазеры. Рубиновый и гелий-неоновый.
- •2) Квантовые свойства света. Опыт Боте. Энергия, масса и импульс фотона. Внешний фотоэффект. Красная граница фотоэффекта.
- •3) Закономерности в атомных спектрах. Сериальные формулы. Понятия головной линии и границы серии. Постулаты Бора.
- •2) Дифракция рентгеновских лучей на кристаллических структурах. Формула Вульфа-Брегга. Исследования строения кристаллов.
- •3) Естественная и искусственная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного препарата, период полураспада, среднее время жизни.
- •2) Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Поляроиды и поляризационные призмы. Анализ поляризованного света.
- •3) Строение атома. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли.
- •2) Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •3) Естественная радиоактивность. Альфа- и бета-распады, их закономерности. Закон радиоактивного распада.
- •2) Электромагнитная природа света. Сложение световых волн, понятие о когерентности. Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников.
- •3) Ядерные реакции. Реакции деления и синтеза. Цепная реакция. Законы сохранения в ядерных реакциях.
- •2) Интерференция в тонких пленках. Изменение фазы волны при отражении. Полосы равной толщины и равного наклона
- •3) Элементарные частицы и античастицы. Виды взаимодействия частиц. Кварки. Систематика элементарных частиц.
- •2) Дифракция ренгеновских лучей на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брегга. Исследование структуры кристаллов.
- •3) Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина.
- •2) Интерференция света. Пространственная и временная когерентность. Оптическая длина пути и оптическая разность хода. Способы наблюдения интерференционных картин.
- •3) Тепловое излучение. Квантовая гипотеза и формула Планка. Следствия формулы Планка (закон Стефана-Больцмана, Вина, Рэлея-Джинса).
- •2) Элементарная Боровская теория водородного атома.
- •3) Закон радиоактивного распада. Активность, период полураспада. Среднее время жизни.
- •2) Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •3) Квантовые свойства света. Тормозное рентгеновское излучение. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра.
- •2) Дифракция Фраунгофера на одной щели. Распределение интенсивности света при дифракции на щели. Влияние ширины щели на дифракционную картину.
- •3) Квантовые свойства света. Эффект Комптона и его теория. Законы сохранения импульса и энергии в эффекте Комптона.
3) Атомные спектры. Сериальные формулы. Опыты по рассеянию альфа-частиц (опыты Резерфорда).
Атомные спектры, спектры оптические, получающиеся при испускании или поглощении света (электромагнитных волн) свободными или слабо связанными атомами; такими спектрами обладают, в частности, одноатомные газы и пары. А. с. являются линейчатыми — они состоят из отдельных спектральных линий. А. с. наблюдаются в виде ярких цветных линий при свечении газов или паров в электрической дуге или разряде (спектры испускания) и в виде тёмных линий (спектров поглощения). Каждая спектральная линия характеризуется определённой частотой колебаний v испускаемого или поглощаемого света и соответствует определённому квантовому переходу между уровнями энергии Ei и Ek атома согласно соотношению: hv = Ei - Ek, где h — Планка постоянная). Наряду с частотой спектральную линию можно характеризовать длиной волны l = c/v, волновым числом 1/l = v/c (c — скорость света) и энергией фотона hv.
А. с. возникают при переходах между уровнями энергии внешних электронов атома и наблюдаются в видимой, ультрафиолетовой и близкой инфракрасной областях. Такими спектрами обладают как нейтральные, так и ионизованные атомы; их часто называют соответственно дуговыми и искровыми спектрами (нейтральные атомы легко возбуждаются и дают спектры испускания в электрических дугах, а положительные ионы возбуждаются труднее и дают спектры испускания преимущественно в искровых электрических разрядах). Спектры ионизованных атомов смещены по отношению к спектрам нейтральных атомов в область больших частот, т. е. в ультрафиолетовую область. Это смещение тем больше, чем выше кратность ионизации атома — чем больше электронов он потерял. Спектры нейтрального атома и его последовательных ионов обозначают в спектроскопии цифрами I, II, III, ... В реально наблюдаемых спектрах часто присутствуют одновременно линии нейтрального и ионизованных атомов; так говорят, например, о линиях FeI, FeII, FeIII в спектре железа, соответствующих Fe, Fe+, Fe2+.
Линии А. с. образуют закономерные группы, называются спектральными сериями. Промежутки между линиями в серии убывают в сторону коротких длин волн, и линии сходятся к границе серии. Наиболее прост спектр атома водорода. Волновые числа линий его спектра с огромной точностью определяются формулой Бальмера:
1/l = R(1/n21 - 1/n22), где n1 и n2 значения главного квантового числа для уровней энергии, между которыми происходит квантовый переход
Резерфорд предложил применить зондирование атома с помощью ?-частиц, которые возникают при радиоактивном распаде радия и некоторых других элементов. Масса ?-частиц приблизительно в 7300 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен удвоенному элементарному заряду. В своих опытах Резерфорд использовал ?-частицы с кинетической энергией около 5 МэВ (скорость таких частиц очень велика – порядка 107 м/с, но она все же значительно меньше скорости света). ?-частицы – это полностью ионизированные атомы гелия. Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжелых элементов (золото, серебро, медь и др.). Электроны, входящие в состав атомов, вследствие малой массы не могут заметно изменить траекторию ?-частицы. Рассеяние, то есть изменение направления движения ?-частиц, может вызвать только тяжелая положительно заряженная часть атома. От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, ?-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка, способных светиться под ударами быстрых заряженных частиц. Вспышки на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Было обнаружено, что большинство ?-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие ?-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180°. Этот результат был совершенно неожиданным даже для Резерфорда. Он находился в резком противоречии с моделью атома Томсона, согласно которой положительный заряд распределен по всему объему атома. При таком распределении положительный заряд не может создать сильное электрическое поле, способное отбросить ?-частицы назад. Резерфорд сделал вывод, что атом почти пустой, и весь его положительный заряд сосредоточен в малом объеме. Эту часть атома Резерфорд назвал атомным ядром. Так возникла ядерная модель атома. Вскоре опираясь на классические представления о движении микрочастиц, Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, вращаются под действием кулоновских сил со стороны ядра электроны Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро.
Билет №19