- •Федеральное агентство морского и речного транспорта
- •Предисловие
- •Лекция 1 Элементы геометрической оптики.
- •Основные законы геометрической оптики.
- •Тонкие линзы. Изображение предметов с помощью собирающей линзы.
- •Лекция 2 Волновая оптика
- •Интерференция света.
- •Получение когерентных источников. Оптическая разность хода.
- •Расчет интерференции в опыте Юнга.
- •Лекция 3. Интерференция света
- •Интерференция в тонких пленках
- •2. Кольца Ньютона
- •3. Применение интерференции
- •Лекция 4. Дифракция света
- •Принцип Гюйгенса – Френеля.
- •Дифракция Френеля на круглом отверстии.
- •Дифракция Френеля на небольшом диске.
- •Лекция 5 Дифракция Фраунгофера
- •Дифракция от одной прямоугольной щели
- •Дифракционная решетка
- •Голография
- •Лекция 6 Поляризация света
- •Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация света при отражении. Закон Брюстера.
- •Явление двойного лучепреломления и его особенности. Дихроизм.
- •Природа двойного лучепреломления.
- •Применение поляризованного света.
- •Лекция 7 Распространение света в веществе
- •Дисперсия света.
- •Поглощение света.
- •Рассеяние света.
- •Лекция 8 Тепловое излучение
- •Характеристики теплового излучения.
- •2. Поглощательная и отражательная способности тел.
- •3. 3Аконы теплового излучения.
- •4. Оптическая пирометрия
- •Лекция 9 Фотоэффект
- •Законы внешнего фотоэффекта
- •Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
- •Фотон и его свойства
- •Эффект Комптона
- •Люминесценция, фотолюминесценция и ее основные закономерности
- •Физические принципы устройства приборов ночного видения
- •Лекция 10 Теория атома водорода по Бору
- •Линейчатый спектр атома водорода
- •Модели атома Томсона и Резерфорда
- •Постулаты Бора
- •Спектр атома водорода по Бору
- •Лекция 11 Элементы квантовой механики
- •Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Гипотеза де Бройля.
- •Природа волн де Бройля
- •Соотношение неопределенностей Гейзенберга
- •Уравнение Шредингера. Волновая функция.
- •Физический смысл волновой функции
- •Лекция 12 Атом водорода в квантовой механике
- •Уравнение Шредингера для атома водорода
- •Квантовые числа.
- •Спин электрона.
- •Лекция 13 Оптические квантовые генераторы
- •Физические основы работы окг. Спонтанное и индуцированное излучение.
- •Термодинамическое равновесие. Нормальная населенность уровней.
- •Неравновесное состояние. Инверсия населенности уровней.
- •Рубиновый лазер
- •Газовый лазер
- •Лекция 14 Атомное ядро и основы ядерной энергетики
- •Состав и характеристики ядра
- •Энергия связи и дефект масс
- •Ядерные силы
- •Радиоактивность
- •Лекция 15
- •Реакция деления тяжелых ядер
- •Цепная реакция деления
- •Управляемая цепная реакция. Ядерные реакторы.
- •Термоядерная реакция синтеза легких ядер
- •Принципиальная схема устройства термоядерной бомбы
- •Проблемы управления термоядерной реакцией
- •Лекция 16 Элементарные частицы
- •Космические лучи
- •Элементарные частицы
- •Основные свойства.
- •Характеристики элементарных частиц.
- •Мюоны и их свойства.
- •Мезоны и их свойства.
- •Частицы и античастицы
- •Классификация элементарных частиц. Кварки.
Частицы и античастицы
В 1928 году Дирак предсказал существование позитрона на основе релятивистского волнового уравнения. Через 4 года обнаружили эту частицу в составе космического излучения.
Выводы релятивистской квантовой теории привели к заключению, что для каждой элементарной частицы должна существовать античастица (принцип зарядового сопряжения). Эксперименты показывают, что за исключением фотона и -мезона, действительно, каждой частице соответствует античастица. Из общих принципов квантовой теории следует, что частица и античастица должны иметь одинаковые массы, время жизни в вакууме, модуль зарядов, спины, квантовые числа и т.д. До 1956 года
Таблица 1
считалось, что имеется полная симметрия между частицами и античастицами, однако доказано, что подобная симметрия характерна только для сильного и электромагнитного
взаимодействия и нарушается для слабого. Примером может служить столкновение частицы и античастицы, в результате которой возникают другие элементарные частицы (фотоны): . Антипротон может аннигилировать не только с протоном, но и с нейтроном.
Истинно нейтральные частицы не имеют античастиц. Это фотон, -мезон,-мезон. Они не способны аннигилировать, но испытывают взаимные превращения.
Таблица11
Кварк (антикварк) |
Электрический заряд, в е |
Барионное число |
Спин, в |
Странность |
2/3(-2/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
0 | |
-1/3(1/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
0 | |
-1/3(1/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
-1(1) | |
2/3(-2/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
-1(1) | |
-1/3(1/3) |
|
|
1 | |
2/3(-2/3) |
|
|
1 |
Классификация элементарных частиц. Кварки.
В многообразии элементарных частиц обнаруживается стройная система классификации. Для ее пояснения в таблице приведены рассмотренные элементарные частицы и их основные характеристики.
В последние годы увеличение элементарных частиц происходят в основном за счет расширения группы адронов. Поэтому развитие работ по их классификации сопровождается поиском новых фундаментальных частиц, которые явились бы базисом для построения адронов. Эти частицы – кварки. Согласно модели Гелл-Манн-Цвейга, все известные к 1964 году адроны можно было построить, постулировав существование трех типов кварков (,,) и антикварков (,,), если им приписать характеристики, указанные в таблице (в том числе дробные электрические и барионные заряды). Самое невероятное свойство кварков сведено к их электрическим зарядом, поскольку никто еще не находил частиц с дробным значением электрического заряда. Спин кварка равен.
Адроны состоят из кварком следующим образом: мезоны состоят из пары кварк – антикварк, барионы – из трех кварков (антибарионы из трех антикварков).
В настоящее время признана точка зрения, согласно которой между лептонами и кварками существует симметрия: число лептонов должно быть равно числу типов кварков. Является ли схема из 6 лептонов и 6 кварков окончательной или же число лептонов (кварков) будет расти покажут дальнейшие исследования.