- •Общие методические указания
- •При самостоятельной работе над учебным материалом необходимо:
- •Понятие о физической картине мира
- •Литература
- •Рабочая программа
- •3.4 Уравнение Максвелла.
- •Учебные материалы по разделам курса физики Физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •II. Основы электродинамики
- •Примеры решения задач.
- •III. Колебания. Волны. Оптика.
- •Примеры решения задач
- •V. Элементы атомной и ядерной физики
- •Примеры решения задач.
- •Задачи для контрольных работ.
- •Полного курса обучения
- •Полного курса обучения
- •Ускоренного курса обучения
- •Приложения
- •1. Основные физические постоянные (значения округленные)
- •2. Плотность жидкостей при 20 оC, кг/м3
- •13. Период полураспада радиоактивных изотопов
- •14. Основные и дополнительные единицы Международной системы единиц
- •15. Важнейшие производные единицы си
- •16. Приставки для образования кратных и дольных единиц
- •Содержание
V. Элементы атомной и ядерной физики
Пояснение к рабочей программе
Изучение этого раздела следует начать с элементов квантовой механики и рассмотреть такие вопросы, как корпускулярно-волновой дуализм материи, гипотезу де Бройля, уяснить, что движение любой частицы согласно этой гипотезе всегда сопровождается волновым процессом. Исходя из соотношения неопределенностей Гейзенберга, определить границы применимости классической механики и понять, что из этих соотношений вытекает необходимость описания состояния микрочастиц с помощью волновой функции, обратить внимание на ее статистический смысл. Целесообразно рассмотреть применение уравнения Шредингера к стационарным состояниям (прямоугольная потенциальная яма бесконечной глубины), следует знать правила квантования энергии, орбитального момента импульса в атоме водорода и выяснить смысл трех квантовых чисел. При изучении темы «Периодическая система элементов» необходимо обратить внимание на физический смысл спинового числа и принцип запрета Паули, на основе которого рассмотреть распределение электронов в атоме по состояниям.
Переходя к изучению элементов физики атомного ядра и элементарных частиц, студент должен хорошо представлять себе состав атомного ядра и его характеристики: массу, линейные размеры, момент импульса, магнитный момент ядра, дефект массы ядра, энергию и удельную энергию связи ядра. Рассматривая состав ядра и взаимодействие нуклонов в ядре, нужно знать свойства ядерных сил и обратить внимание на их обменную природу.
В процессе изучения радиоактивного распада ядра важно понять дискретный характер энергетического спектра -частиц и-излучений, свидетельствующий о квантовании энергии ядра; понять закономерности-распада, связанного с законами сохранения энергии и момента импульса.
Рассматривая тему «Ядерные реакции», необходимо усвоить, что во всех ядерных реакциях выполняются законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда, числа нуклонов. Особое внимание уделите реакциям синтеза легких и делению тяжелых ядер, вопросам ядерной энергетики и проблемам управления термоядерными реакциями.
ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ФОРМУЛЫ
Длина волны де Бройля ,
где h-постоянная Планка,
p-импульс частицы.
Соотношение неопределенностей Гейзенберга:
для координаты и импульса ,
где - неопределенность координаты
частицы,
-неопределенность
проекции импульса частиц на
соответствующую координатную ось;
для энергии и времени ,
где - неопределенность энергии частицы
в некотором состоянии
-время нахождения частицы в этом состоянии.
Плотность вероятности нахождения ,
частицы в соответствующем месте
пространства
где - волновая функция частицы.
Волновая функция, описывающая ,
стояние частицы в бесконечно глубокой
одномерной потенциальной яме
где l-ширина ямы
x- координата частицы в яме
n- квантовое число
Энергия частицы в бесконечно глубокой ,
одномерной потенциальной яме
где m- масса частицы.
Сериальные формулы спектра водородоподобных ,
атомов
где -длина волны спектральной линии
R- постоянная Ридберга,
Z - порядковый номер элемента, n=1, 2, 3, ...,k=n+1,n+2, .....
Спектральные линии характеристического ,
рентгеновского излучения
где а - постоянная экранирования.
Дефект массы ядра
где -масса протона,
-масса нейтрона,
- масса атома ,
и -масса атома и его ядра
Z и A-зарядовое и массовое числа.
Энергия связи ядра
где с -скорость света в вакууме.
Удельная энергия связи .
Закон радиоактивного распада ,
где - начальное число радиоактивных
ядер в момент времени t=0
N—число нераспавшихся радиоактивных ядер
в момент времени t,
- постоянная радиоактивного распада.
Активность радиоактивного вещества .
Закон поглощения гамма-излучения ,
веществом
где - интенсивность гамма-излучения на входе
в поглощающий слой вещества
-интенсивность гамма-излучения после
прохождения поглощающего слоя вещества толщиной x
-линейный коэффициент поглощения
Энергия ядерной реакции ,
где и- массы покоя частиц, вступающих в
реакцию,
- сумма масс покоя частиц,
образовавшихся в результате реакции.
Пороговая кинетическая энергия, налетающей ,
частицы, вызывающей ядерную реакцию
где - масса покоя налетающей
частицы,
- масса покоящейся частицы,