С. Г. Авдєєв, т. І. Бабюк

О. С. Камінський

ЗБІРНИК ЗАДАЧ З ФІЗИКИ

Частина 3

(елементи квантової механіки, молекулярна фізика, статистична фізика, фізика твердого тіла, ядерна фізика )

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

С. Г. Авдєєв, Т. І. Бабюк

О. С. Камінський

ЗБІРНИК ЗАДАЧ З ФІЗИКИ

Частина 3

(елементи квантової механіки, молекулярна фізика, статистична фізика, фізика твердого тіла, ядерна фізика )

Вінниця

ВНТУ

2010

УДК 530(078)

ББК 22.3я77

А18

Рекомендовано до друку Вченою радою Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України (протокол № 5 від 24.12.09 р.)

Рецензенти:

І. О. Сівак , доктор технічних наук, професор

О. В. Осадчук, доктор технічних наук , професор

В. Г. Дзісь, кандидат фізико-математичних наук, доцент

Авдєєв, С. Г.

А18 Збірник задач з фізики. Ч. 3 (елементи квантової механіки, молекулярна фізика, статистична фізика, фізика твердого тіла, ядерна фізика) : навчальний посібник / С. Г. Авдєєв, Т. І. Бабюк, О. С. Камінський. – Вінниця : ВНТУ, 2010. – 84 с.

Збірник задач складається з розділів “Елементи квантової механіки, молекулярна фізика, статистична фізика, фізика твердого тіла, ядерна фізика”, які традиційно викладаються в одному триместрі. Кожен окремий розділ супроводжується короткими теоретичними викладками і прикладами розв’язування задач.

В першу чергу збірник задач призначений для організації та проведення практичних занять з курсу загальної фізики студентами вищих технічних навчальних закладів. Велика кількість і різноманітність задач, які ввійшли до збірника задач, дозволяє широко організовувати самостійну та індивідуальну роботу студентів.

УДК 53(078)

ББК 22.3я77

© С. Авдєєв, Т. Бабюк, О. Камінський, 2010

ЗМІСТ

Частина 3

Атом водню. Основні формули 4

Приклади розв’язування задач 5

Елементи квантової механіки. Основні формули 8

Приклади розв’язування задач 10

Задачі 15

Молекулярно-кінетична теорія. Основні формули 36

Приклади розв’язування задач 41

Елементи термодинаміки. Основні формули 46

Приклади розв’язування задач 48

Задачі 56

Фізика твердого тіла. Основні формули 63

Приклади розв’язування задач 65

Задачі 67

Фізика атомного ядра. Основні формули 69

Приклади розв’язування задач 71

Задачі 74

Основна література 76

Деякі відомості з математики 77

Довідкові таблиці 79

Частина 3 атом водню Основні формули

1. Електрони в атомі водню рухаються на окремих стаціонарних рівнях, на яких вони не випромінюють і не поглинають електромагнетних хвиль. Ці рівні мають дискретні значення моменту імпульсу

m_nr_n= n,

де m – маса електрона;

_n – лінійна швидкість орбітального руху;

r_n – радіус n-го колового рівня;

n – порядковий номер стаціонарного рівня – головне квантове число;

–стала Планка поділена на 2 (= h / 2 ).

2. При переході електрона з одного стаціонарного рівня на інший випромінюється або поглинається квант енергії

h = E_n2 – E_n1 ,

де E_n1, E_n2 – дискретні значення енергії електронів на відповідних енергетичних рівнях.

3. Радіус Боровської орбіти атома водню визначається за допомогою формули

де ε₀ – електрична стала (ε₀ = 8,85^.10^-12 Ф/м);

m – маса електрона (m = 9,1^.10^-31 кг);

е – елементарний заряд (е = 1,6^.10^-19 Кл)

4. Енергія електрона на n-му стаціонарному рівні

5. Енергія, яка випромінюється або поглинається атомом (іоном)

E = h,

де n₁ й n₂ – квантові числа, що відповідають енергетичним рівням, між якими відбувається перехід електрона;

Z – порядковий номер елементу в таблиці Менделєєва або число елементарних зарядів у ядрі атома.

6. Формула Бальмера

= RZ²,

де – довжина хвилі фотона;

R – постійна Рідберга (R = 1,1^.10⁷ 1/м)