Предисловие

Данное пособие представляет собой третью (заключительную) часть «Курса общей физики», подготовленного в соответствие с государственной программой курса общей физики для технических специальностей втузов. В этой части излагается материал последних (и наиболее сложных) областей курса, которые объединены в три раздела:

Д.Оптика.

Е.Квантовая механика.

Ж.Физика ядра.

Границы между различными областями физического знания достаточно размыты. Поэтому названия разделов не полностью отражают их содержание. Так в разделе “Квантовая механика” содержится значительный объем информации, который в других учебниках относят к атомной физике.

Поскольку автор первых двух частей «Курса…» проф. К.Б.Канн не считает себя достаточно компетентным в новейших областях современной физики, к работе над третьей частью пособия были привлечены сотрудники кафедры физики – доценты Агеева О. С., Строганова Т. Н. и Лебедев В. П.

Как и в предыдущих частях, основное внимание в пособии уделяется изложению физического содержания описываемых процессов и явлений. Новейшие представления современной физики потеряли наглядность и требуют высокой культуры абстрактного мышления, которой многие студенты IIкурса еще не обладают. Поэтому для объяснения некоторых понятий авторы прибегают к простым, хоть и весьма далеким аналогиям, пренебрегая иногда научной строгостью изложения. Основная задача пособия – сформировать у учащихся достаточно адекватные, логически стройные представления о мироустройстве. Этой задаче и подчинены методические приемы изложения учебного материала.

Самое активное участие в подготовке раздела «Квантовая механика» принимала О.С.Агеева, а материал по зонной теории твердого тела и физике полупроводников написан ею полностью. Т.Н.Строганова подготовила материал по дифракционным явлениям и физике металлов, а отбор и подготовку материала по ядерной физике провел В.П.Лебедев. К.Б.Канн выполнил общую редакцию, стилистическую унификацию и координацию материала пособия.

Авторы выражают благодарность рецензентам третьей части пособия – профессору ТГУ доктору физ.-мат. наук А.А.Кислицыну и доценту кафедры физики ТюмГНГУ К.С.Чемезовой.

Будем благодарны всем, кто сочтет нужным выразить критические замечания по тексту пособия и методике изложения материала.

Д.Оптика

Оптика – это учение о природе света. Она изучает процессы и явления, связанные с распространением света и его взаимодействием с веществом. В школе знакомятся с законами геометрическойоптики, которые позволяют строить изображение предметов с помощью линз или их отражения от зеркал, оценивать отражение и преломление света на границах раздела прозрачных сред и пр. Кратко напомним основные положения и закономерности геометрической оптики.

1.Геометрическая оптика

Человеческий опыт показывает, что свет распространяется по прямой. Это и есть первое правило геометрической оптики.

Световой луч– это полупрямая, направленная от источника света к наблюдателю.

На границе двух прозрачных сред световой луч делится на два луча – отраженныйипреломленный. Здесь работают три правила.

1.Все три луча (см. рис.01) – падающий (1), отраженный (2) и преломленный (3), а также перпендикуляр () к поверхности раздела лежат в одной плоскости –плоскости падения. На рис.01 это – плоскость чертежа.

2.Угол падения(i₁), образуемый падающим лучом и перпендикуляром, равенуглу отражения(i₂) между перпендикуляром и отраженным лучом.

3.Угол падения i иугол преломления r связаны соотношением, которое называетсязаконом Снеллиуса:

.

Число n₁₂ называетсяотносительным показателемпреломления второй среды по отношению к первой. Постоянныеn₁ и n₂ характеризуют оптические свойства среды (1^ой и 2^ой – соответственно) и называютсяабсолютными показателямипреломления. Для вакуума абсолютный показатель преломленияn₀=1.

Различные оптические приборы (фотоаппараты, бинокли, микроскопы и пр.) имеют достаточно сложные оптические системы, состоящие из многихоптических элементов(линзы, призмы, зеркала и пр.). Законы геометрической оптики позволяют рассчитать ход световых лучей в оптических системах.