Лекция. Интерференция света. Дифракция света

3 курс 5 семестр

Лекционный курс

Волновая оптика.

1 лекция. Интерференция света. Дифракция света.

Волновые и корпускулярные представления о свете. Скорость света в различных средах. Оптическая длина пути. Явление интерференции. Опыт Юнга. Расчет интерференционной картины. Интерференция в тонких пленках.

2 лекция. Интерферометры. Прямолинейное распространение света. Метод зон Френеля. Дифракция от отверстия и от диска. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дифракция рентгеновских лучей. Поляризация и дисперсия света.Действие электрического и магнитного векторов волны. Поляризация света при отражении и преломлении света. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление в одноосных кристаллах. Призма Николя. Анизотропные среды.

3 лекция. Закон Малюса. Интерференция поляризованных лучей. Искусственное двойное лучепреломление.

Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Цвета тел. Дисперсионные спектры.

Л3 гл4 §§ 8. Л1-гл.8 §5.

4 лекция. Тепловое излучение.

Лучеиспускательная и лучепоглощательная способности. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Получение законов теплового излучения (Стефана-Больцмана, Рэлея-Джинса, и Вина) из формулы Планка. Оптическая пирометрия.

Л3. гл. 7 §§ 10. 1-10. 3. Л1 гл. 9 §§ 49-54.

Корпускулярные свойства света.

Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Внешний и внутренний фотоэффект, основные закономерности. Масса и импульс фотона. Давление света Формула Лебедева. Эффект Комптона и его объяснение на основании законов сохранения Тормозное рентгеновское излучение. Опыт Боте. Корпускулярно-волновой дуализм в учении о свете.

Л3. гл. 7 §§ 11. 1-11. 5. Л1 гл. 9 §§ 55-58.

Физика атомов и молекул.

5 лекция. Ядерная модель атома.

Представления об атоме Томсона Опыты Резерфорда. Формула Резерфорда. Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Параметры атома водорода и его энергетические уровни. Опыты Франка и Герца.

Л3. гл. 7 §§ 13. 1-13. 5. Л1 гл10 §§ 59-62.

Закономерности в спектре излучения атома водорода.

Спектр излучения водородоподобных атомов Природа спектральных серий. Формула Ридберга. Расчет энергетических уровней. Механический и магнитный момент атомов. Опыты Штерна и Герлаха.

Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Трудности теории Бора.

Л3. гл. 7 §§ 14. 1-14. 5, 14-11. Л1 гл10 §§ 63. .

6 лекция. Волновые свойства частиц.

Гипотеза Де-Бройля. Волновые свойства микрочастиц. Опыт Штерна. Соотношение неопределенностей, его получение и истолкование. Границы применимости классической механики. Экспериментальные подтверждения волновых свойств микрочастиц.

Л3. гл. 7 §§ 12. 1-12. 4. Л1 гл11 §§ 64-67.

Волновая функция.

Понятие волновой функции. Получение уравнение Шредингера, зависящего от времени и для стационарных условий. Ψ-функция. Решение уравнения Шредингера для свободной частицы и частицы в ящике. Туннельный эффект.

Л3. гл. 7 §§ 12. 5-12. 9. Л1 гл11 §§ 68-69.

7 лекция. Уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода. Ψ-функция электрона. Квантовые числа. Сравнение с теорией Бора. Заполнение электронных оболочек с учетом принципа Паули и кулоновского взаимодействия электронов. Эффекты Зеемана и Штарка. Л3. гл. 7 §§ 12. 6,12. 9,14. 4,14. 6-14. 14. . Рассеяние, поглощение и усиление света.

Комбинационное рассеяние света. Люминесценция. Закон Стокса. Применение люминесценции. Спонтанное и вынужденное излучение. Устройство усилителей и генераторов света. Твердотельные и газовые лазеры, их использование.

Л3. гл. 7 §§ 15. 7-15. 9. Л1 гл13 §§83-86.
Физика атомного ядра и элементарных частиц

8 лекция. Масса и размеры атомных ядер. Экспериментальные методы в ядерной физике. Масспектрометры. Составные части атомных ядер- протоны и нейтроны

Л3. гл8 §§ 16. 1-16. 7. Л1 гл14 §§87-89.

Понятие о ядерных силах

Энергия связи ядра. Дефект массы. Магнитный и механический моменты ядер. Понятие о ядерных силах. Обменное и сильное взаимодействия. Виртуальное взаимодействие. Кривая стабильных ядер. Капельная и оболочечная модели ядра. Радиоактивность.

Явление радиоактивности. Естественная и искусственная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Виды радиоактивности. Закон радиоактивного смещения. Радиоактивные ряды. Биологическое действие радиоактивности.

Л3. гл8 §§ 17. 1-17. 3, 17-5-17. 8. Л1 гл14 §§ 90-93.

Ядерные реакции.

Общие представления. Эффективное сечение. Кулоновский барьер. Реакции деления и синтеза. Реакции при участии нейтронов. Ядерные реакторы. Энергия Солнца и звезд. Проблема термоядерного синтеза.

Л3. гл8 §§ 18. 1-18. 3, 18-5-18. 11.
ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Интерференция света. (Интерференция света. Оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Явление интерференции. Когерентные волны. Расчет интерференционной картины (опыт Юнга, интерференция в тонких пленках: полосы равной толщины и полосы равного наклона, кольца Ньютона). Дифракция света. (Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция от отверстия и от диска. Дифракция на одной щели. Условия максимумов и минимумов. Дифракция Френеля, Фраунгофера и геометрическая оптика. Дифракционная решетка. Условия главных максимумов и главных минимумов. Дифракционные спектры. Разрешающая сила. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа – Бреггов).
Поляризация света. (Поляризация света при отражении и преломлении света. Закон Брюстера. Анизотропные кристаллы. Двойное лучепреломление в одноосных кристаллах. Призма Николя. Закон Малюса).
Тепловое излучение. (Закон Стефана – Больцмана. Законы Вина. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Давление света. Эффект Комптона). Атом водорода по Бору. (Радиус орбиты, скорость электрона на орбите. Водородоподобные атомы. Спектральные серии. Формула Ридберга. Закон Мозли).

ГРАФИК ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ

Недели	Разделы курса	Лекции	Практ. занятия	Лаб. занятия
2	Волновая оптика	2	Вводное занятие Семинар 1
4	Волновая оптика	4		Лаб. раб. 1
6	Квантовая оптика	6	Семинар 2	Защита л/р
8	Квантовая оптика	8	Контрольная работа № 1
10	Физика атома	10	Семинар 3 Выдача ДЗ	Защита л/р.
12	Физика атома	12		Лаб. раб. 2
14	Физика атома	14	Контрольная работа № 2
16		16	Сдача ДЗ	Защита л/р.

Рекомендуемая литература.

Основная.

Л1. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 3. М. «Наука» 1987 г.

Л2. Зисман Г. А. Тодес О. М Курс общей физики Т3 М. «Наука» 1982 г.

Л3. Зисман Г. А. Тодес О. М Курс общей физики Т3 М. «Наука» 1981 г.

Л4. Яворский А. А, Детлаф А. А Курс физики Т2 М. «Высшая школа» 1994

Л5. Волькенштейн В. С. Сборник задач по общему курсу физики М. «Наука»

Л6. Чертов А. Г, Воробьев А. А Задачник по физике М. «Высшая школа» 1986.

Дополнительная:

Л7. Широков Ю. М. , Юдин Н. П. Ядерная физика. М. Наука 1978

Л8. Шпольский Э. В. Атомная физика т. 1 м. Наука 1976.

Л9. Ракобольская И. В. Ядерная физика изд. МГУ 1978 г.

Требования к домашнему заданию

Домашнее задание выполняется на листах формата А4 согласно требованиям ГОСТ.
Домашнее задание должно содержать:

титульный лист, выполненный на отдельном листе;
содержание или оглавление;
список использованной литературы;
задачи, каждая из которых выполняется на отдельном листе с условиями и комментариями.

Домашнее задание должно быть вложено в жесткую папку.

Требования к оформлению лабораторных работ

Подготовка к лабораторным работам выполняется в общих тетрадях формата А4.
Перед подготовкой выполняется шапка, включающая в себя: номер лабораторной работы по графику выполнения лабораторных работ, название лабораторной работы, фамилию студента, номер группы и места для подписи лабораторной работы после выполнения и после защиты лабораторной работы.
Подготовка включает в себя краткий конспект теории, относящий к теме лабораторной работы (по методичке и по учебнику), схему установки, выполненную карандашом с применением линейки и циркуля, порядок выполнения лабораторной работы и необходимые таблицы для занесения результатов измерений.