- •2) Многолучевая интерференция света. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры. Интерферометр Майкельсона.
- •3) Длина волны де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •2) Дифракция в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера). Дифракция Фраунгофера на одной щели.
- •3) Уравнение Шредингера. Собственные функции и собственные значения. Стационарное уравнение Шредингера. Квантово-механическое представление свободно движущейся частицы.
- •2) Дифракция Фраунгофера на системе щелей. Дифракционная решетка.
- •3) Квантовые свойства света. Эффект Комптона и его теория.
- •2) Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность решетки. Критерий разрешения Рэлея.
- •3) Излучение и поглощение электромагнитных волн. Спонтанное и вынужденное излучение. Резонансное поглощение. Ширина спектральной линии. Коэффициенты Эйнштейна.
- •2) Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектрических сред. Закон Брюстера.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества. Лазеры.
- •2) Поляризация света. Закон Малюса. Естественная анизотропия. Поляризационные приборы. Призма Николя.
- •3) Строение атомного ядра. Энергия связи, ядерные силы. Основные характеристики атомного ядра.
- •2) Поляризация света. Искусственная анизотропия. Эффекты Керра и Фарадея.
- •3) Элементарные частицы и античастицы. Виды взаимодействия частиц и их объединения в рамках единой теории. Кварки. Систематика элементарных частиц.
- •2) Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции электронов. Длина волны де Бройля.
- •3) Электромагнитная природа света. Понятие о когерентности. Сложение колебаний. Временная и пространственная когерентность.
- •2) Интерференция света. Длина и время когерентности. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей. Способы получения интерференционных картин.
- •3) Волновые свойства частиц. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера.
- •2) Интерференция света. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры. Интерферометр Майкельсона.
- •3) Излучение и поглощение электромагнитных волн. Спонтанное и вынужденное поглощение. Резонансное поглощение. Ширина спектральной линии. Коэффициенты Эйнштейна
- •2) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества (методы осуществления инверсии населенности). Лазеры.
- •2) Дифракция света. Дифракция Френеля от диска и круглого отверстия. Зонная пластинка. Характерные области дифракции света.
- •3) Строение атомного ядра. Основные характеристики атомного ядра. Энергия связи, ядерные силы.
- •2) Дифракция Фраунгофера на нескольких щелях. Дифракционная решетка.
- •3) Уравнение Шредингера. Квантомеханическое описание частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме.
- •2) Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность решетки.
- •3) Тепловое излучение. Основные характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела.
- •3) Тепловое излучение. Квантовая гипотеза и формула Планка. Следствия формулы Планка (законы Стефана-Больцмана, Вина, формула Рэлея-Джинса).
- •2) Поляризация света. Закон Малюса. Естественная анизотропия. Поляризационные приборы. Призма Николя.
- •3) Квантовые свойства света. Опыт Боте. Энергия, масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева.
- •2) Сложение поляризованных колебаний. Четвертьволновые и полуволновые пластинки.
- •3) Атомные спектры. Сериальные формулы. Опыты по рассеянию альфа-частиц (опыты Резерфорда).
- •2) Поляризация света. Искусственная анизотропия. Эффект Керра, эффект Фарадея.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества (методы осуществления инверсии населенностей). Лазеры. Рубиновый и гелий-неоновый.
- •2) Квантовые свойства света. Опыт Боте. Энергия, масса и импульс фотона. Внешний фотоэффект. Красная граница фотоэффекта.
- •3) Закономерности в атомных спектрах. Сериальные формулы. Понятия головной линии и границы серии. Постулаты Бора.
- •2) Дифракция рентгеновских лучей на кристаллических структурах. Формула Вульфа-Брегга. Исследования строения кристаллов.
- •3) Естественная и искусственная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного препарата, период полураспада, среднее время жизни.
- •2) Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Поляроиды и поляризационные призмы. Анализ поляризованного света.
- •3) Строение атома. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли.
- •2) Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •3) Естественная радиоактивность. Альфа- и бета-распады, их закономерности. Закон радиоактивного распада.
- •2) Электромагнитная природа света. Сложение световых волн, понятие о когерентности. Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников.
- •3) Ядерные реакции. Реакции деления и синтеза. Цепная реакция. Законы сохранения в ядерных реакциях.
- •2) Интерференция в тонких пленках. Изменение фазы волны при отражении. Полосы равной толщины и равного наклона
- •3) Элементарные частицы и античастицы. Виды взаимодействия частиц. Кварки. Систематика элементарных частиц.
- •2) Дифракция ренгеновских лучей на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брегга. Исследование структуры кристаллов.
- •3) Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина.
- •2) Интерференция света. Пространственная и временная когерентность. Оптическая длина пути и оптическая разность хода. Способы наблюдения интерференционных картин.
- •3) Тепловое излучение. Квантовая гипотеза и формула Планка. Следствия формулы Планка (закон Стефана-Больцмана, Вина, Рэлея-Джинса).
- •2) Элементарная Боровская теория водородного атома.
- •3) Закон радиоактивного распада. Активность, период полураспада. Среднее время жизни.
- •2) Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •3) Квантовые свойства света. Тормозное рентгеновское излучение. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра.
- •2) Дифракция Фраунгофера на одной щели. Распределение интенсивности света при дифракции на щели. Влияние ширины щели на дифракционную картину.
- •3) Квантовые свойства света. Эффект Комптона и его теория. Законы сохранения импульса и энергии в эффекте Комптона.
2) Интерференция света. Длина и время когерентности. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей. Способы получения интерференционных картин.
Явление, при котором происходит пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн, называется интерференцией.
Два колебательных процесса называются когерентными, если разность фаз Δφ=φ1 - φ2 складывающихся колебаний остается постоянной в течение времени, достаточного для наблюдений.
Свет состоит из последовательности кратковременных импульсов (цугов волн) со средней длительностью τ, фаза которых имеет случайную величину. Пусть средняя длина цугов равна l0, очевидно, что взаимодействовать между собой могут только те цуги волн, пространственное расстояние между которыми l ког < l0, в противном случае в точке наблюдения цуги, между которыми рассматривается взаимодействие, просто не встретятся. Величина l ког=l0 называется длиной когерентности, и она определяет максимально допустимую разность хода между взаимодействующими волнами, при которой еще может наблюдаться явление интерференции. А время, равное средней длительности излучения цугов, называется временем когерентности t ког=< τ >. В течение этого времени начальная фаза волны сохраняет свою постоянную величину. Время и длина когерентности связаны между собой очевидным соотношением
l ког = с*t ког
Оптическая длина пути.
L = S*n, S - геометрическая длина пути, n – показатель преломления среды.
Оптическая разность хода – разность оптических длин, проходимых волнами.
Δ = L2 - L1 = S2*n2 – S1*n1
Способы получения интерференционных картин.
Метод Юнга.Свет от ярко освещено щели падает на две щели играющие роль когерентных источников.
Зеркала Френеля.Свет от источника падает расходящимся пучком на 2 плоских зеркала, расположенных под малым углом. Роль когерентных источников играют мнимые изображения источника. Экран защищен от прямого попадания лучей заслонкой.
Бипризма Френеля. Свет от источника преломляется в призмах, в результате чего за бипризмой распространяются световые лучи, как бы исходящие из мнимых когерентных источников.
Зеркало Ллойда. Точечный источник находится близко к поверхности плоского зеркала. Когерентными источниками служат сам источник и его мнимое изображение.
3) Волновые свойства частиц. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера.
Для описания квантовых систем вводится волновая функция ψ(x,y,z,t). Она определяется таким образом, что вероятность dw того что частица находится в элементе объема dV была равна: dw = | ψ^2|dV.Физический смысл имеет не сама функция, а квадрат ее модуля которым задается интенсивность волн Де Бройля.
Волновая функция, характеризующая вероятность обнаружения действия микрочастицы в элементе объема должна быть: 1) конечной; 2) однозначной; 3) непрерывной. Волновая функция удовлетворяет свойству суперпозиции.
Для описания микрочастиц используются то волновые, то корпускулярные представления. Поэтому им нельзя приписывать все свойства частиц и волн. Согласно соотношению неопределенностей Гейзенберга микрочастица е может иметь одновременно и определенную координату (x,y,z) и определенную соответствующую проекцию импульса (px,py,pz), причем неопределенности этих величин удовлетворяют условиям, т.е. произведение координаты и соответствующей ей проекции импульса не может быть меньше величины порядка h. Из соотношения следует, что, например, если частица находится в состоянии с точным значением координаты, то в этом состоянии проекция ее импульса оказывается совершенно неопределенной, и наоборот.
i*ћ* ∂ψ/ ∂t = - ћ^2 *Δψ/ 2m + U(x,y,z,t)* ψ
m – масса микрочастицы, Δ - оператор Лапласа (в декартовых координатах оператор Лапласа имеет вид Δ= ∂^2/∂x^2 + ∂^2/∂y^2 + ∂^2/∂z^2), U(x,y,z,t) − функция координат и времени, описывающая воздействие на частицу силовых полей.
Уравнение называется общим уравнением Шредингера. Оно дополняется условиями, накладываемыми на функцию Ψ :
1) Ψ − конечная, непрерывная и однозначная.
2) производные от Ψ по x, y, z, t непрерывны.
3) функция |Ψ|^2 должна быть интегрируема.
ћ^2 *Δψ/ 2m + (E - U(x,y,z,t))* ψ = 0
Это уравнение не содержит времени и называется стационарным уравнением Шредингера.
.
Билет №10
2)Явление, при котором происходит пространственное пере-распределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн, называется интерференцией.
Интерференция - одно из явлений, в котором проявляются волновые свойства света. Необходимым условием интерференции волн является их когерентность.
Два колебательных процесса называются когерентными, ес-ли разность фаз складывающихся колебаний остается постоянной в течение времени, достаточного для наблюдений.
Одним из способов получения гогерентных волн является деление волны по фронту, но
две и более когерентные волны можно также получить путем деления исходной волны по амплитуде.
Именно таким образом когерентные волны получаются при наблюдении явлений интерференции света в тонких пленках.
Полосы равной толщины возникают при отражении парал-лельного пучка лучей от поверхности тонкой пленки, толщина которой неодинакова и меняется по какому-либо закону. Оптическая разность хода интерферирующих лучей будет меняться при переходе от одних точек поверхности пленки к другим из-за изменения толщины пленки. Интенсивность света будет одинакова в тех точках, где одинакова толщина пленки, поэтому интерференционная картина называется полосами равной толщины. Полосы равной толщины локализованы вблизи поверхности пленки.
Пусть на плоскопараллельную пластину толщиной h и с показателем преломления n падает рассеянный монохроматический свет с длиной волны λ. Из условия Δ = 2nh cosβ следует, что при n,h = const разность хода зависит только от угла падения лучей β. Очевидно, что лучи, падающие под одним углом, будут иметь одну и ту же разность хода. Если параллельно пластине разместить линзу L, в фокальной плоскости которой расположен экран Э, то эти лучи соберутся в одной точке экрана
В рассеянном свете имеются лучи самых разных направлений. Лучи, падающие на пластину под углом α1, соберутся на экране в точке Р1, интенсивность света в которой определяется разностью хода Δ. Таким образом, лучи, падающие на пластину во всевозможных плоскостях, но под углом α1, создают на экране совокупность одинаково освещенных точек, расположенных на окружности с центром в точке О. Аналогично, лучи, падающие под другим углом α2, создадут на экране совокупность одинаково освещенных точек, но расположенных на окружности другого радиуса. Следовательно, на экране будет наблюдаться система концентрических окружностей, называемых линиями равного наклона.
Классическим примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Ньютон наблюдал интерференционные полосы воздушной прослойке между плоской поверхностью стекла и плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны, прижат стеклу. При нормальном падении света на линзу интерференционные полосы имеют форму концентрических колец, при наклонном - эллипсов. Они получаются вследствие интерференции лучей, отраженных от верхней и нижней границ воздушной прослойки между линзой и стеклянной пластиной.
3) Ядерными реакциями называются превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействием с различными частицами или друг с другом. Как правило, взаимодействие реагирующих частиц или ядер возникает благодаря действию ядерных сил при сближении частиц до расстояний ∼10-15 м.
К ядерным реакциям относятся реакции деления, синтеза, взаимодействия ядер с легкими частицами и др. При протекании любой ядерной реакции выполняются все фундаментальные законы сохранения (энергии, импульса, заряда и др.), кроме того выполняется ряд законов сохранения, специфических только для ядерных реакций, к ним относятся законы сохранения барионного (числа нуклонов) и лептонного (числа лептонов Лептонами называют класс элементарных частиц, не участвующих в сильных взаимодействиях, например электрон) зарядов.
Ядерные реакции могут сопровождаться как поглощением, так и выделением энергии. ЭнергияQ, выделяющаяся в результате реакции, определяется разностью масс покоя исходных Мi и конечных Мk ядер и частиц:
Билет №11