Волновые свойства частиц вещества

Студенты при изучении раздела «Волновые свойства частиц вещества» дисциплины «Квантовая физика» должны:

- знать физические величины и единицы их измерения: дебройлевская длина волны, плотность вероятности, коэффициент отражения, коэффициент прохождения, коэффициент прозрачности, фазовая скорость, групповая скорость, амплитуда вероятности;

- знать понятия: быстрые и медленные электроны, волновая функция (пси-функция), туннельный эффект, потенциальный барьер, вырожденные состояния, кратность вырождения, волновой пакет, корпускулярно-волновой дуализм, линейный гармонический осциллятор;

- знать уравнение де Бройля, принцип неопределённости Гейзенберга, уравнение Шредингера, принцип суперпозиции, условие нормировки вероятностей, принцип причинности, принцип соответствия Бора, постулат редукции, эффект Рамзауэра-Таусенда;

- знать и уметь пояснять фундаментальные опыты: опыты Дэвиссона и Джермера, опыты Томпсона и Тартаковского, опыты Фабриканта, Бибермана и Сушкина;

- знать, что для микрочастицы не существует состояний, в которых её координаты и импульс имели бы одновременно точные значения;

- знать, что соотношение неопределённостей является квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам;

- знать, что квадрат модуля волновой функции определяет вероятность нахождения частицы в момент времени t в области с координатами х и х+dx, у и у+dy, z и z+dz;

- знать, что вероятность обнаружить частицу с данной волновой функцией где-либо во всём пространстве равна единице;

- знать свойства волновой функции: конечна, однозначна, непрерывна;

- уметь раскрывать сущность теории де Бройля;

- уметь вычислять длину волны де Бройля чрез импульс, скорость распространения волны;

- уметь вычислять неопределённость координаты, неопределённость скорости, неопределённость импульса, неопределённость энергии, промежуток времени существования какого-либо микрообъекта в данном времени;

- уметь находить вероятность обнаружения частицы в определённой точке пространства;

- уметь определять длину волны излучения лазера с помощью эталона Фабри-Перо;

- уметь выполнять экспериментальную проверку выполнения принципа неопределённостей Гейзенберга для фотонов;

- уметь пользоваться установкой ФКЛ-8, тиратроном ТГ3-0,1/1,3, триодом ТГ1-0,1/0,3;

- уметь определять по вольтамперной характеристике тиратрона значения энергии электронов, соответствующих минимуму и максимуму их рассеяния на атомах аргона и ксенона;

- уметь определять энергию ионизации атомов аргона и ксенона;

- уметь определять параметры потенциальной ямы, соответствующей энергии взаимодействия электрона с атомом аргона или ксенона.

Атом водорода в квантовой физике

Студенты при изучении раздела «Атом водорода в квантовой физике» дисциплины «Квантовая физика» должны:

- знать физические величины и единицы их измерения: момент импульса, собственный магнитный момент;

- знать понятия: главное квантовое число, орбитальное квантовое число, магнитное квантовое число, спин, спиновое квантовое число, магнитное спиновое квантовое число, гиромагнитное соотношение, энергетические уровни электрона, основной уровень энергии, возбужденные уровни энергии, связанный и свободный электрон, эффект Зеемана, эффект Штарка, периодическая система элементов Д.И. Менделеева, порядковый номер химического элемента, молекула, обменное взаимодействие, полосатый спектр, стоксовые (красные) и антистоксовые (фиолетовые) спутники, спонтанное и вынужденное излучения, лазер, мазер, комбинационное рассеяние света, накачка;

- знать правило отбора, принцип Паули, закон Мозли, эффект Зеемана;

- знать фундаментальные опыты: опыты Эйнштейна и де Гааза, опыт Штерна и Герлаха, опыты Ландсберга и Мандельштама;

- знать виды химических связей: ионная, ковалентная, металлическая;

- знать тип молекулярных спектров: электронный, колебательный, вращательный, электронно-колебательный, колебательно-вращательный;

- знать, что квантовые числа n и l характеризуют размер и форму электронного облака, а квантовое число m ~ ориентацию электронного облака в пространстве;

- знать типы лазеров: твердотельные, газовые, полупроводниковые и жидкостные, оптические, тепловые, химические, электроионизационные;

- знать устройство и принцип действия лазеров, оптических резонаторов;

- знать устройство и принцип действия гелий-неоновых лазеров;

- уметь определять конфигурации электронной оболочек атомов химических элементов;

- уметь работать с периодической системой элементов Д.И. Менделеева;

- уметь пользоваться гелий-неоновым лазером ЛГ-75, фотоприемников М2017;

- уметь определять КПД лазера

- уметь определять длину волны излучения He-Ne лазера дифракционным методом;

- уметь исследовать спектры излучения He-Ne лазера;

- уметь измерять распределение мощности излучения лазера по поперечному сечению и определять угол расходимости луча;

- уметь снимать поляризационные характеристики He-Ne лазера.