![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1, Ньютонова форма уравн механики
- •3. Гамильтонова форма представления
- •2.Лагранжева форма уравн механики
- •11. Типы термодинамических систем и процессов. Первое начало термодинамики. Работа. Количество теплоты. Внутренняя энергия.
- •12. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса и Кельвина. Круговые процессы. Тепловые машины. Теоремы Карно.
- •13. Энтропия. Энтропия идеального газа. Закон возрастания энтропии. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Теорема Нернста (третье начало термодинамики).
- •14.Термодинамические потенциалы закрытых и открытых термодинамических систем. Понятие обобщенных термодинамических координат и сил.
- •15. Статистические распределения (микроканоническое, каноческое и большое каноническое), их физический смысл и использование для нахождения термодинамических параметров.
- •16. Идеальный квантовый Ферми-газ. Распределение ферми-Дирака. Вырожденный электронный газ. Поверхность.
- •19. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Уравнения Клапейрона-Клаузиуса.
- •17. Идеальный квантовый Бозе-газ. Распределение Бозе-Эйнштейна. Квантовая статистика фотонов и фононов, их термодинамические величины и уравнения состояния.
- •18. Неидеальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
- •22. Электрический заряд. Закон Кулона. Электрическое поле. Потенциальность электрического поля
- •24. Стационарное магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Сила Лоренца.
- •23. Электрическое поле в проводниках и диэлектриках. Энергия электрического поля.
- •25. Вихревой характер магнитного поля. Энергия магнитного поля. Магнитные свойства вещества.
- •26. Электрический ток. Уравнение непрерывности. Законы постоянного тока. Проводимость различных сред. Критерий квазистационарности.
- •27. Электромагнитное поле. Явление электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле и токи смещения
- •29. Основы специальной теории относительности.
- •30. Электромагнитные волны. Волновые уравнения и их решения. Плоская электромагнитная волна, её свойства и характеристики. Перенос энергии электромагнитными волнами.
- •20. Фазовые переходы первого и второго рода (поведения термодинамическое потенциалов и производных от них)
- •33. Интерференция света. Когерентность. Способы получения когерентных волн. Интерференция многих волн. Интерферометрия.
- •34. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракционная решётка. Физические основы голографии.
- •35. Поляризация света. Основные виды поляризации. Получение и преобразование поляризованного света. Поляризационные приборы
- •4)Призма Аренса.
- •37. Геометрическая оптика. Принцип Ферма. Центрированная оптическая система. Простейшие оптические приборы.
- •38. Принцип работы лазера и свойств лазерного излучения. Основы нелинейной оптики
- •39. Корпускулярно-волновой дуализм. Фотоны. Фотоэффект. Опыты Франка-Герца. Волны де Бройля. Дифракция микрочастиц. Связь между корпускулярными и волновыми свойствами
- •21. Флуктуации термодинамических величин. Распределения Гаусса. Корреляции основных термодинамических величин.
- •40.Квантование энергии атомов. Постулаты Бора. Модель атома Бора.
- •41. Атом водорода. Волновые функции и уровни энергии. Квантовые числа.
- •43.Атом во внешних полях. Эффект Зеемана. Эффект Штарка.
- •42.Строение сложных атомов. Принцип Паули и электронные оболочки. Физическое объяснение периодического з-на.
- •36. Распространение света в среде. Дисперсия и поглощение. Рассеяние света.
- •45.Принцип суперпозиции состояний в кв.Мех. Решение уравнения Шредингера для линейного осциллятора
- •48. Интегралы движения в кв. Мех. Элементы теории представлений.
- •46.Принцип причинности в кв. Мех. Временное уравнение Шредингера. Стационарные состояния.
- •47.Одновременное определение физ. В-н. Соотношение неопределенностей.
- •49.Квант переходы.Вероятности переходов.
- •50.Уравнение Дирака.
- •51.Общая характеристика атомных ядер.
- •52.Энергия связи ядра.
- •53.Явление радиоактивности.
- •57. Стандартная модель
- •54.Ядерные реакции
- •56.Фундаментальные взаимодействия.
54.Ядерные реакции
В зависимости от частиц, вызывающих реакции, их можно классифицировать на три больших класса: реакции под действием нейтронов, заряженных частиц и -квантов. С точки зрения механизма взаимодействия реакции делятся на два класса: реакции, идущие через промежуточную стадию образования составного ядра, и прямые взаимодействия.Ядерными реакциями называются превращения атомных ядер, вызванные взаимодействием их друг с другом или с элементарными частицами.Взаимодействие реагирующих частиц возникает при сближении их до расстояний порядка 10-15 м благодаря действию ядерных сил.
При
ядерных реакциях соблюдаются законы
сохранения: суммарного электрического
заряда, массового числа, энергии,
импульса и момента импульса (спина).Все
ядерные реакции характеризуются
энергией, выделяемой или поглощаемой
при протекании реакции. Реакции,
протекающие с выделением энергии,
называются экзотермическими
(экзоэнергетической), а
с поглощением энергии – эндотермическими
(эндоэнергетической).
Если суммарная масса исходной пары
больше, чем суммарная масса конечной,
реакция будет экзотермической, в
противном случае – эндотермической.
Наиболее распространенным видом ядерной
реакции является взаимодействие
частицыа
с ядром Х,
в результате которого образуется
частица b
и ядро Y:
,Частицы
Х
и а
называются исходной
парой,
а частицы Y
и b
– конечной
парой,
ядро Х
– мишенью,
частица а
– исходной
или налетающей,
ядро Y
– продуктом,
частица b
– испускаемой.Частицы,
рожденные в результате ядерной реакции,
могут быть не только b
и Y,
но вместе с ними и другие b/,
Y/.
В этом случае говорят, что ядерная
реакция имеет несколько каналов, причем
каждому каналу соответствует своя
вероятность.В качестве частиц a
и b
чаще всего фигурируют нейтрон n,
протон p,
ядро тяжелого водорода 12H
– дейтрон (d),
-частица
и -фотон.
В настоящее время существуют модели, которые описывают основные черты ядерного процесса и допускают проведение их приближенного расчета.
1. Механизм составного (компаунд) ядра Бора. Основан на предположении о том, что реакция протекает в две стадии, с образованием промежуточного возбужденного ядра:
X
+ a
СY
+ bНа
первом этапе налетающая частица а
«застревает» в ядре мишени Х,
и ее энергия быстро распределяется
между всеми нуклонами ядра С,
так что ни один их них не получает
энергии, достаточной для вылета из
ядра. Компаунд-ядро при этом оказывается
в возбужденном состоянии. В результате
случайных отклонений от равномерного
распределения энергии возбуждения
между частицами компаунд-ядра, на
какой-либо из них концентрируется
энергия, достаточная для вылета из
ядра. Этот этап длится 10-13
–
10-14
с, что в 107
– 108
раз больше того времени, которое
необходимо нуклону с энергией ~1 МэВ,
чтобы пролететь сквозь ядро. За это
время компаунд-ядро как бы «забывает»
причину своего образования, и его распад
может идти различными путями (по
различным выходным
каналам),
независимо от причины его образования.
Возможны в том числе и такие каналы,
для которых a
= b,
то есть ядроС,
превращаясь в ядро продукт Y,
испускает частицу, идентичную налетающей.
Такая ядерная реакция называется
рассеянием.
Если при этом и энергии частиц равны,
то есть
,
рассеяние является упругим,
если
– неупругим.
Ядерная реакция имеет место, только
еслиа
не тождественнаb.2.
Механизм прямого ядерного взаимодействия.
Реакции, вызываемые быстрыми нуклонами
и дейтронами, протекающие без образования
промежуточного ядра, называются прямыми.
В таких реакциях взаимодействие быстрого
нуклона с ядром происходит как
столкновение частицы лишь с одним –
двумя нуклонами ядра. Прямые
реакции протекают за времена, сравнимые
с характерным ядерным временем ≈
10-22с.
3.
Механизм кулоновского возбуждения.
Пролетающая заряженная частица может
взаимодействовать с ядром только своим
электрическим полем. Иногда, этого
бывает достаточно, чтобы возбудить
ядро и вызвать реакцию.4.
Механизм множественного рождения
частиц. При
сверхвысоких энергиях налетающих
частиц(>109эВ)наблюдается
множественное рождение мезонов, а
иногда барион-антибарионных пар. Это
явление играет существенную роль при
взаимодействии космических лучей с
веществом.
Ядерные реакции классифиц по энергиям вызывающих их частиц: малые, ср и большие. ПО виду учавств ядер: на легких, на средних, на тяжелый. По виду бомбардирующ частиц: под действием нейтр и протона и заряж частиц. По характеру превращ : кулон возбуждение, радиац захват, рассеяние, деление ядер, синтез ядер.
55.Элементарные частицы. Определение.
В ядерной физике элементарные частицы - общее название всех субатомных частиц, отличных от атомов и атомных ядер. Элементарными следовало бы называть все микрочастицы, относительно которых нет доказательств, что они являются составными (электрон, позитрон, фотон). Систематизация элементарных частиц.
Бозоны и фермионы. Все частицы подразделяются на бозоны и фермионы. Бозоны – это частицы с нулевым или целочисленным спином (фотон, мезоны и другие). Фермионы – это частицы с полуцелым спином (электрон, мюон, таон, нейтрино, протон, нейтрон и другие).
Время жизни τ. Практически все элементарные частицы являются нестабильными. По времени жизни различают стабильные, квазистабильные и резонансы. Резонансами называют частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия с временем жизни ~10-23 с. Нестабильные частицы – с временем жизни превышающем 10-20с, распадаются за счет электромагнитного или слабого взаимодействия. По сравнению с характерным ядерным временем (10-23 с), время 10-20 с следует считать большим. По этой причине их называют квазистабильными. Стабильными частицами (τ → ∞) являются только фотон, электрон, протон и нейтрино.
Переносчики взаимодействия. Это группа элементарных частиц, в которую входят фотоны (переносчики электромагн взаимодействия), W- иZ- бозоны (переносчики слабого взаимодействия), глюоны (переносчики сильного взаимодействия) и гипотетические гравитоны. Все остальные частицы подразделяются по характеру взаимодействий, в которых они участвуют, на лептоны и адроны.Лептоны – это частицы, не участвующие в сильных взаимодействия и имеющие спин ½. К ним относятся электроны, мюоны, таоны и соответствующие им нейтрино. Лептоны принимают участие в слабых взаимодействиях. Все лептоны можно отнести к истинно элементарным частицам, поскольку у них не обнаружена внутренняя структура.
Адроны – элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. Как правило, они участвуют в электромагнитном и слабом взаимодействиях. Эти частицы образуют самую многочисленную группу частиц (свыше 400). Адроны подразделяются на мезоны и барионы.
Мезоны – это адроны с нулевым или целочисленным спином. К ним относится π-, К- и η- мезоны, а также множество мезонных резонансов, т.е. мезонов с временем жизни 10-23 с. Имеют массу промежуточную между массами электрона и протона.Барионы – это адроны с полуцелым спином и массами не меньшими массы протона. (нуклоны, гипероны и множество барионных резонансов)). За исключением протона, все барионы не стабильны. Нестабильные барионы с массами большими массы протона и большим временем жизни (сравнительно с ядерным временем) называют гиперонами. Это гипероны Λ, Σ, Ξ и Ω. Все гипероны имеют спин 1/2, за исключением Ω, спин которого равен 3/2. За время 10-10 – 10-19c они распадаются на нуклоны и легкие частицы.Все элементарные частицы делятся на частицы и античастицы. В некоторых случаях частица совпадает со своей античастицей. В таких случаях элементарные частицы называют истинно нейтральными частицами. К ним относятся фотон , 0-мезон, 0-мезон.Частицы и античастицы. Существование античастиц является универсальным свойством элементарных частиц. Каждой частице соответствует своя античастица. Электрону е– – позитрон е+, протону р+ – антипротон р– –, нейтрону n – антинейтрон n. Электрон и протон отличаются от позитрона и антипротона знаком электрического заряда. Антинейтрон отличается от нейтрона знаком магнитного момента.В общем случае частица отличается от античастицы только знаками зарядов (электрический, барионный, лептонный, странности), с которыми связаны определенные законы сохранения.Законы сохранения.
Законы делятся на точные и приближенные. Точные законы сохранения выполняются во всех взаимодействиях, приближенные только в некоторых(законы сохранения энергии, импульса, момента импульса и законы сохранения зарядов: электрический Q, барионный B, и три лептонных LeLL.) У всех элементарных частиц эти заряды имеют целочисленные значения. Каждый из этих зарядов характеризует некое внутреннее свойство частиц.Барионный заряд. Если барионам и антибарионам приписать барионный зарядВ такой, чтоВ = +1 для барионов,В = 1 для антибарионов,В = 0 для всех остальных частиц,
то во всех процессах с участием барионов и антибарионов суммарный барионный заряд будет сохраняться. Это и есть закон сохранения барионного заряда.антибарион может рождаться только в паре со своим барионом. Напримерp + p p + p + p + pЛептонные заряды. Существует три вида лептонных зарядов: электронный Le (для е и е), мюонный L (для и ) и таонныйL (для и ). Условились считать, что
Le = L = L = +1 для лептонов ( e, е ; , ; ) / Le = L = L =1 для антилептонов(e+, е; +, ; +) / Le = L = L = 0 для всех остальных частиц.Во всех процессах с участием лептонов и антилептонов суммарный лептонный заряд будет сохраняться. Это и есть закон сохранения лептонного заряда.