Заключение

Итак, изложение курса физики закончено. Начав его детальное изучение с физичес­ких основ механики, мы последовательно рассмотрели основы молекулярной физики и термодинамики, учение об электричестве и электромагнетизме, колебания и волны, оптику, элементы квантовой физики и физики твердого тела, физики ядра и элементар­ных частиц. Приведенный перечень разделов, изложенных в курсе, позволяет просле­дить логику развития физики и эволюцию ее идей, а также представить основные периоды и этапы ее становления.

Со времени выхода в свет труда И. Ньютона «Математические начала натура­льной философии» (1687), в котором он сформулировал три основных закона механики и закон всемирного тяготения, прошло более трехсот лет. За это время физика прошла путь от макроскопического уровня изучения явлений до исследования материи на уровне элементарных частиц.

Однако, несмотря на огромные успехи, которых физика достигла за это время и особенно в XX столетии, современная физика и астрофизика стоят перед целым рядом нерешенных проблем.

Например, проблемы физики плазмы — разработка методов разогрева плазмы до примерно 10⁹К и ее удержание в течение времени, достаточного для протекания термоядерной реакции; квантовой электроники — существенное повышение к.п.д. лазе­ров, расширение диапазона длин волн лазерного излучения с плавной перестройкой по частоте и т. д.; физики твердого тела — получение материалов с наперед заданными свойствами и, в частности, с экстремальными параметрами по большому «спектру» характеристик, создание высокотемпературных сверхпроводников и т. д.; физики атомного ядра — осуществление управляемого термоядерного синтеза, поиск долгоживущих элементов сZ= 114126, предсказанных теорией, построение теории сильных взаимодействий и т.д.; физики элементарных частиц — доказательство реальности существования кварков и глюонов (частиц, осуществляющих взаимодействие между кварками), построение квантовой теории тяготения и т. д.; астрофизики — природа квазаров (мощных внегалактических источников электромагнитного излучения), при­чины вспышек сверхновых звезд, состояние материи при огромных плотностях и давлениях внутри нейтронных звезд и т.д. Поставленные проблемы требуют дальнейшего разрешения.

Оглавление

Глава 24 Взаимодействие электромагнитных волн с веществом 2

§ 185. Дисперсия света 2

§ 186. Электронная теория дисперсии светя 3

§ 187. Поглощение (абсорбция) света 5

§ 188. Эффект Доплера 6

§ 189. Излучение Вавилова — Черенкова 7

Глава 25 Поляризация света 8

§ 190. Естественный и поляризованный свет 8

§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков 9

§ 192. Двойное лучепреломление 10

§ 193. Поляризационные призмы и поляроиды 12

§ 194. Анализ поляризованного света 13

§ 195. Искусственная оптическая анизотропия 15

§ 196. Вращение плоскости поляризации 16

Глава 26 Квантовая природа излучения 17

§ 197. Тепловое излучение и его характеристики 17

§ 188. Закон Кирхгофа 18

§ 199. Законы Стефана — Больцмана и смещения Вина 19

§ 200. Формулы Рэлея — Джинса и Планка 20

§ 201. Оптическая пирометрия. Тепловые источники света 22

§ 202. Виды фотоэлектрического эффекта. Законы внешнего фотоэффекта 23

§ 203. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Экспериментальное подтверждение квантовых свойств света 25

§ 204. Применение фотоэффекта 27

§ 205. Масса и импульс фотона. Давление света 28

§ 206. Эффект Комптона и его элементарная теория 29

§ 207. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения 31

6 ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ 31

Глава 27 Теория атома водорода по Бору 31

§ 208. Модели атома Томсона и Резерфорда 31

§ 209. Линейчатый спектр атома водорода 32

§ 210. Постулаты Бора 33

§ 211. Опыты Франка и Герца 34

§ 212. Спектр атома водорода по Бору 35

Глава 28 Элементы квантовой механики 37

§ 213. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества 37

§ 214. Некоторые свойства волн да Бройля 38

§ 215. Соотношение неопределенностей 39

§ 216. Волновая функция и ее статистический смысл 41

§ 217. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний 43

§ 218. Принцип причинности в квинтовой механике 45

§ 219. Движение свободной частицы 45

§ 220. Частице в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками» 46

§ 221. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Туннельный эффект 48

§ 222. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике 51

Глава 29 Элементы современной физики атомов и молекул 52

§ 223. Атом водорода в квантовой механике 52

§ 224. 1s-Состояние электрона в атоме водорода 55

§ 225. Спин электрона. Спиновое квантовое число 56

§ 226. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны 57

§ 227. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям 58

§ 228. Периодическая система элементов Менделеева 59

§ 229. Рентгеновские спектры 61

§ 230. Молекулы: химические связи, понятие об энергетических уровнях 63

§ 231. Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света 64

§ 232. Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучения 65

§ 233. Оптические квантовые генераторы (лазеры) 66

Глава 30 Элементы квантовой статистики 69

§ 234. Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения 69

§ 235. Понятие о квантовой статистике Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака 70

§ 236. Вырожденный электронный газ в металлах 71

§ 237. Понятие о квантовой теории теплоемкости. Фононы 72

§ 238. Выводы квантовой теории электропроводности металлов 73

§ 239. Сверхпроводимость. Понятие об эффекте Джозефсона 74

Глава 31 Элементы физики твердого тела 75

§ 240. Понятие о зонной теории твердых тел 75

§ 241. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории 76

§ 242. Собственная проводимость полупроводников 78

§ 243. Примесная проводимость полупроводников 80

§ 244. Фотопроводимость полупроводников 83

§ 245. Люминесценция твердых тел 84

§ 246. Контакт двух металлов по зонной теории 86

§ 247. Термоэлектрические явления и их применение 87

§ 248. Выпрямление на контакте металл — полупроводник 88

§ 249. Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n-переход) 90

§ 250. Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы) 92

7 ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 94

Глава 32 Элементы физики атомного ядра 94

§ 251. Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое числа 94

§ 252. Дефект массы и энергия связи ядра 95

§ 253. Спин ядра и его магнитный момент 96

§ 254. Ядерные силы. Модели ядра 97

§ 255. Радиоактивное излучение и его виды 98

§ 256. Закон радиоактивного распада. Правила смещения 99

§ 257. Закономерности -распада 101

§ 258. –-Распад. Нейтрино 102

§ 259. Гамма-излучение и его свойства 104

§ 260. Резонансное поглощение -излучения (эффект Мёссбауэра*) 105

§ 261. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц 107

§ 262. Ядерные реакции и их основные типы 110

§ 263. Позитрон. +-Распад. Электронный захват 111

§ 264. Открытие нейтрона. Ядерные реакции под действием нейтронов 112

§ 265. Реакция деления ядра 114

§ 266. Цепная реакция деления 115

§ 267. Понятие о ядерной энергетике 116

§ 268. Реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций 118

Глава 33 Элементы физики элементарных частиц 120

§ 269. Космическое излучение 120

§ 270. Мюоны и их свойства 121

§ 271. Мезоны и их свойства 122

§ 272. Типы взаимодействий элементарных частиц 123

§ 273. Частицы и античастицы 124

§ 274. Гипероны. Странность и четность элементарных частиц 126

§ 275. Классификация элементарных частиц. Кварки 127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 130

Учебное издание

ТрофимоваТаисия Ивановна

КУРС ФИЗИКИ

Редактор

Г. Н. Чернышева

Художественный редактор

Ю. Э. Иванова

Художник

В. А. Маслов

Технический редактор

Л. А. Овчинникова

Корректор

Г. И. Кострикова

Оператор

С. Р. Луковенкова

ЛР № 010146 от 25.12.96. Изд. № ФМ-217

Подписано в печать с готовых диапозитивов

20.03.2000. Формат 70xl00¹/₁₆. Бум. газетная

Гарнитура «Литературная». Печать офсетная

Объем: 44,20 усл. печ. л., 44,20 усл. кр.-отт., 43,41

уч.-изд. л. Тираж 10000 экз. Заказ № 60

ГУП «Издательство «Высшая школа», 101430,

Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14

Факс: 200-03-01, 200-06-87

E-mail: V-Shkola@g23.relcom.ru http://www.v-shkola.ru

Набрано на персональном компьютере издательства

Отпечатано с готовых диапозитивов

в ГУП ИПК «Ульяновский Дом печати», 432601,

г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14

Трофимова Т. И.

Т70 Курс физики: Учеб. пособие для вузов. — 7-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2001. — 542 с.: ил.

ISBN5-06-003634-0

Курс отвечает программе по физике для студентов инженерно-технических специальностей вузов. Он состоит из семи частей, в которых излагаются физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики, электричества и магнетизма, оптики, квантовой физики атомов, молекул и твердых тел, физики атомного ядра и элементарных частиц. Рационально решен вопрос об объединении механических и электромагнитных колебаний. Устанавливается логическая преемственность и связь между классической и современной физикой. Приведены контрольные вопросы и задачи для самосто­ятельного решения.

Шестое издание вышло в 2000 г.

Для студентов инженерно-технических специальностей высших учебных заведений.

УДК 53

ББК 22.3