Раздел 4. Ядерная физика и физика элементарных частиц 45

4.1. Радиоактивность. Состав атомных ядер 45

4.2.Превращение атомных ядер 48

4.3. Ядерные реакции. Элементарные частицы 59

Библиографический список 71

ВВЕДЕНИЕ

Тестирование - в частности, тестирование по физике - имеет своей целью проверку на основе ответов на тестовые задания прочности усвоения базовых знаний и навыков по конкретному предмету. Оно не ставит своей задачей установление глубины понимания предмета тестируемым, что может быть установлено лишь в устной беседе. Однако тестирование вполне пригодно как для предэкзаменационной проверки знаний, так и для проверки знаний остаточных, т.е. знаний и навыков по данному предмету, которыми студент обладает после изучения всего курса.

Предлагаемые в пособии тестовые задания для проверки остаточных знаний по физике ориентированы на проверку знаний фундаментальных физических понятий и законов, понимание их смысла и условий выполнения, а так же умения применять их для решения заданий легкой и средней сложности.

В пособие включены задания по тем разделам, знание которых, как показывает многолетний опыт, традиционно проверяются в процессе интернет-тестирования. Поэтому оно предназначено в первую очередь для подготовки студентов к этой форме контроля остаточных знаний как самостоятельно, так и под руководством преподавателей. Для удобства самостоятельной подготовки каждый раздел снабжен теоретическим введением, в котором раскрывается смысл основных понятий и законов, и которое ориентировано именно на выполнение тестовых заданий. Кроме того, большинство разделов содержит подробные примеры выполнения заданий. Для удобства проверки в каждом задании правильный ответ помечен звездочкой.

Раздел 3. Квантовая физика и физика атома

3.1. Корпускулярно-волновой дуализм свойств частиц. Волны де Бройля. Принцип неопределённостей Гейзенберга

Теоретическое введение

В 1924 году де Бройль выдвинул гипотезу о том, что корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер. Он предположил, что частицы вещества наряду с корпускулярными свойствами обладают также и волновыми свойствами. Он сопоставил движение частицы с волновым процессом с длиной волны и частотой, которые определяются из известных соотношений для фотонов :

, (1)

где p и E – импульс и энергия частицы (в нерялитивистском случае ).

В 1927 году американские физики Девиссон и Джермер исследовали отражение пучка моноэнергетических электронов от сошлифованного перпендикулярно диагонали монокристалла никеля. Изменяя угол падения электронов и их энергию, физики измеряли интенсивность отраженного пучка электронов по силе тока, текущего через гальванометр. Оказалось, что интенсивность отраженного пучка электронов подчиняется условию Вульфа-Бреггов

,

где θ - угол скольжения, d – межплоскостное расстояние, которое определяется из рентгенографических исследований.

Следовательно, этот процесс соответствует отражению электронов как волнового процесса (подобно рентгеновским лучам) от атомных плоскостей.

Подобные опыты, а также опыты по дифракции электронов на металлической фольге (Томсон и Тартаковский), в которых на фотопластинке были получены картины, подобные рентгенограммам, подтвердили гипотезу Луи де Бройля. Электроны вели себя подобно фотонам. В 1925 году Штерн показал, что дифракцию испытывают атомные и молекулярные пучки. Длина волн при дифракции определяется по соотношению (1).

Таким образом, квантовая физика рассматривает «микрочастицы» как образования особого рода. Они не являются ни частицами, ни волной, хотя сочетают в себе их свойства.