Квантовая природа излучения

Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Закон Стефана—Больцмана. Законы Вина. Оптическая пирометрия. Внешний фотоэффект и его законы. Фотоны. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Многофотонный фотоэффект. Эффект Комптона и его теория. Дав­ление света. Опыты Лебедева. Квантовое и волновое объяснение дав­ления света. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.

Элементы атомной физики и квантовой механики

Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Формула де Бройля. Соотношение неопределенно­стей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Волновая функция и ее статистический смысл. Ограничен­ность механического детерминизма. Уравнение Шредингера для ста­ционарных состояний. Туннельный эффект. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме». Квантование энергии и импуль­са частицы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа.

Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по со­стояниям. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучение. Лазер.

Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц

Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Состав ядра по Иваненко- Гейзекбергу. Нуклоны. Дефект массы и энергия связи ядра. Взаимодействие нуклонов и понятие о свойствах и природе ядерных сил.

Закономерности и происхождение альфа-, бета- и гамма-излуче­ний атомных ядер. Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра. Цепная реакция деления. Понятие о ядерной энерге­тике. Реакция синтеза атомных ядр. Проблема управляемых термо­ядерных реакций. Элементарные частицы. Их классификация взаимопревращаемость. Четыре типа фундаментальных взаимодействий.

Элементы физики твердого тела

Кристаллическая решетка. Характер теплового движения в крис­таллах. Фононы. Теплоемкость кристаллической решетки. Характе­ристическая температура Дебая. Закон Дюлонга - Пти. Теория Эйнштейна. Модель Дебая. Элементы зонной теории твердых тел. Распределение электронов проводимости в металле по энергиям при абсолютном нуле. Энергия Ферми. Влияние температуры на распределение электронов. Вырожденный электронный газ. Электропровод­ность металлов. Сверхпроводимость. Энергетические зоны в кристал­лах. Распределение электронов по энергетическим зонам. Валент­ная зона и зона проводимости. Металлы, диэлектрики, полупровод­ники. Уровень Ферми. Примесная проводимость полупроводников, р-n-переход и его вольт-амперная характеристика. Понятия об ос­новных проблемах современной физики.

Сведения о приближенных вычислениях

При решении физических задач числовые значения, с которыми приходится иметь дело, большей частью являются приближенными. Задачи с приближенными данными нужно решать с соблюдением правил подсчета значащих цифр. Значащими называют все цифры, кроме нуля, а также и нуль в двух случаях: 1) когда он стоит меж­ду значащими цифрами; 2) когда он стоит в конце числа и известно, что единицы соответствующего разряда в данном числе нет.

Приближенные вычисления следует вести с соблюдением следу­ющих правил.

1. Так как с помощью вычислений получить результат более точный, чем исходные данные, невозможно, то достаточно произво­дить вычисления с числами, содержащими не более знаков, чем а исходных данных.

2. При сложении или вычитании приближенных чисел, имеющих различную точность, более точное должно быть округлено до точно­сти менее точного. Например:

9,6 + 0,176 = 9,6 + 0,2 = 9,8; 100,8 — 0,427 =100,8 — 0,4= 100,4.

3. При умножении и делении следует в полученном результате сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет приближенное данное с наименьшим количеством значащих цифр. Например:

0,637-0,023 = 0,0132, но не 0,0132496; 6,32 :3=2, но не 2,107.

4. При возведении в квадрат или куб нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет возводимое в степень число. На­пример:

1,25²= 1,56, но не 1,5625; 1,01»= 1,03, но не 1,030301.

5. При извлечении квадратного и кубического корней в резуль­тате нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет подкоренное число. Например:

√10 = 3,1, но не 3,162; ³√10 = 2,1, но не 2,154.

6. При вычислении сложных выражений соблюдаются прави­ла в зависимости от вида производимых действий.

7. Когда число мало отличается от единицы, можно пользо­ваться ниже приведенными приближенными формулами.

Если a, b, с, малы по сравнению с единицей (меньше 0,05), то:

1) (1 ± a)(1 ± b)(1 ± с) = 1 ± а ± b ± с;

2) √ ±a = 1 ± а/2

3) (1 ± a)ⁿ = 1 ± па

4) 1/(1 ±a)ⁿ = 1 ± па;

5) 1/(1 ± а) = 1 ± а;

6) е^a= 1 +а;

7) ln (1 ± a) = ± а— a²/2.

8. Если угол α<<5° и выражен в радианах, то в первом приб­лижении можно принять

sinα = tg α=α ; cos α = 1.

Соблюдая эти правила, студент сэкономит время на вычисле­нии искомых величин при решении физических задач.