- •«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
- •Физика, часть 3
- •1.Волновая оптика
- •1.1.Световой вектор. Уравнение плоской световой волны
- •1.2. Интерференция световых волн. Условия, необходимые для осуществления интерференции
- •1.3.Условия максимумов и минимумов при интерференции световых волн
- •1.4.Интерференция в тонких пленках
- •1.5. Кольца Ньютона
- •Контрольные вопросы
- •Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля
- •Дифракция от одной щели.
- •Дифракция на одномерной дифракционной решётке
- •Угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки
- •Угловая дисперсия равна:
- •Дифракция рентгеновских лучей на пространственной решетке
- •Поглощение света
- •Поляризация света. Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация при отражении и преломлении
- •Двойное лучепpеломление. Поляpизационные пpизмы и поляpоиды. Явление дихpоизма
- •Вpащение плоскости поляpизации. Искуственная оптическая анизотpопия. Эффект Кеppа и его пpименение
- •1.Явления квантовой оптики
- •1.1. Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа
- •1.2.Законы излучения абсолютно черного тела. Законы Стефана-Больцмана и Вина
- •1.3.Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза и формула Планка
- •1.4.Оптическая пирометрия
- •1.5.Квантовая природа света. Фотон и его характеристики.
- •1.6. Виды фотоэффекта. Внешний фотоэффект и его законы.
- •1.7. Эффект Комптона
- •1.8. Коpпускуляpно-волновой дуализм свойств света
- •1.9. Контрольные вопросы и задачи к разделу «Явления квантовой оптики»
- •2.Элементы квантовой механики
- •2.1. Гипотеза де Бройля. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц
- •Опыты Девиссона и Джермера (1927г.)
- •Опыты Тартаковского и Томсона (1928 г.)
- •2.2. Соотношение неопределенностей
- •Волновая функция
- •Уравнение Шредингера
- •2.5.Задача квантовой механики о движении свободной частицы
- •Задача квантовой механики о частице в одномерной прямоугольной потенциальной яме
- •Понятие о туннельном эффекте
- •1. Автоэлектронная (холодная) эмиссия электронов
- •1.8. Атом водорода в квантовой механике. Квантовые числа
- •Здесь и совпадает с формулой радиуса первой боровской орбиты; численное значение этого параметра равно;a – множитель, который можно определить из условия нормировки волновой функции:
- •2.10. Спин электрона. Принцип Паули
- •2.11. Спектр атома водорода
- •2.12. Распpеделение электpонов в атоме по энеpгетическим состояниям. Пеpиодическая система элементов д.И.Менделеева
- •2.13. Рентгеновское излучение
- •2.14. Поглощение света, спонтанное и вынужденное излучения
- •2.15. Лазеры
- •1. Инверсия населенностей
- •2. 16. Способы создания инверсии населенностей
- •2.17. Положительная обратная связь. Резонатор
- •2.18. Принципиальная схема лазера
- •2.17. Линейный гаpмонический осциллятоp
- •3.6. Понятие о квантовой теории электропроводности металлов
- •3.7. Явление сверхпроводимости. Свойства сверхпроводников
- •Критические температуры перехода для некоторых сверхпроводников
- •4.Зонная теория твёрдых тел
- •4.1. Энергетические зоны электронов в кристалле
- •4.2. Металлы, полупроводники, диэлектрики в зонной теории твёрдых тел
- •4.3.Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников
- •4.4. Примесная проводимость полупроводников
- •4.5. Равновесные концентрации носителей заряда в полупроводнике
- •4.6. Зависимость электропроводности полупроводников от температуры
- •Электронно-дырочный переход
- •Внутренний фотоэффект
- •Воздействие излучения на полупроводник. Фоторезистивный эффект
- •Устройство и характеристики фоторезисторов
- •Применение фоторезисторов
- •Фотоэффект в электронно-дырочном переходе. Фото-э.Д.С.
- •Применение вентильного фотоэффекта
- •Биполярный транзистор
- •Состав и характеристики атомного ядра
- •Характеристики атомного ядра
- •Ядерные силы
- •Понятие об обменном характере ядерных сил. Кванты ядерного поля
- •Радиоактивность
- •Ядерные реакции
- •Деление атомных ядер
- •Элементарные частицы
- •2 Кристаллические решетки твердых тел представляют собой периодические структуры и являются естественными трехмерными дифракционными решетками.
Элементарные частицы
Под элементарными частицами следует понимать такие частицы, внутреннюю структуру которых нельзя представить как объединение других частиц.
Для того, чтобы объяснить свойства и поведение элементарных частиц, их приходится наделить кроме массы, электрического заряда, спина рядом других характеристик.
Известно четыре вида взаимодействий между элементарными частицами: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.
Интенсивность взаимодействия можно охарактеризовать с помощью константы взаимодействия. Чем больше константа, тем больше интенсивность.
Сильное взаимодействие. Этот вид взаимодействия обеспечивает связь нуклонов в ядре. Константа сильного взаимодействия 10. Радиус действия10-15 м.
Электромагнитное взаимодействие. Константа взаимодействия 10-2. Радиус действия не ограничен (∞).
Слабое взаимодействие – наиболее медленное из всех взаимодействий, протекающих в микромире. Это взаимодействие ответственно за все виды β-распада, за распады элементарных частиц с большим временем жизни распадающейся частицы (τ 10-10 ÷ 10-8 с), за процессы взаимодействия нейтрино с веществом. Константа взаимодействия10-14. Радиус взаимодействия 10-19 м.
Гравитационное взаимодействие. Является универсальным, присуще всем без исключения частицам. Константа взаимодействия 10-39. Радиус действия не ограничен (∞). В процессах микромира существенной роли не играет.
Элементарные частицы принято делить на четыре класса (группы): 1) фотоны, 2) лептоны, 3) мезоны, 4) барионы.
Мезоны и барионы иногда объединяют в один класс частиц, называемый адронами (означает крупный, массивный).
Фотоны (кванты электромагнитного поля) – участвуют в электромагнитных взаимодействиях, но не обладают сильным и слабым взаимодействиями.
Лептоны (лептос – легкий (греч.)). К ним относятся частицы, не обладающие сильным взаимодействием: электроны (e-,e+), мюоны (μ-,μ+), тяжелыйτ-лептон (τ-, τ+) (mτ≈ 3487me) (1975 г.), электронные нейтрино (,), мюонные нейтрино (,),τ-нейтрино (,). Лептоны имеют спин, равный. Все лептоны обладают слабым взаимодействием. Те, которые имеют электрический заряд, обладают электромагнитным взаимодействием.
Мезоны – сильно взаимодействующие нестабильные частицы. К ним относятся: π-мезоны или пионы (π+,π-,π0),k-мезоны или каоны (k+,k-,k0,),η-мезон (η). Мезоны обладают сильным, слабым и (если они заряжены), электромагнитным взаимодействием. Спин мезонов равен нулю.
Барионы. Этот класс включает в себя нуклоны (p,n) и нестабильные частицы с массой, больше массы нуклонов – гипероны ( ). Все барионы обладают сильным взаимодействием. Спин их равен. Кроме протона, все барионы нестабильны. При распаде бариона наряду с другими частицами образуется другой барион. Распад барионов происходит за счет слабого взаимодействия.
Например, воздействие света на фотоэлемент, фотопластинку, сетчатку человеческого глаза
Интерференциея света – частный случай интерференции волн.
1Спектральный анализ - один из важнейших методов исследования.
Поляроидная плёнка – целлулоидная плёнка, в которую введены кристаллики дихроичного вещества - герапатита (сульфата йодистого хинина)
Другое название этой величины - интегральная излучательная способность.
Р-n-переход возникает при контакте полупроводников с различным типом проводимости, либо полупроводника и металла.
В этих выражениях m – масса движущегося электрона с учётом релятивистского эффекта.