- •С.Г.Серебряков, д.Д.Ходкевич
- •Основы атомной и ядерной физики и элементы физики твердого тела
- •Учебное пособие для студентов 2 курса
- •Под редакцией проф. А.И.Черноуцана
- •I. Основы квантовой физики
- •1. Законы теплового излучения
- •2. Внешний фотоэффект
- •3. Дуализм свойств электромагнитного излучения.
- •4. Эффект Комптона.
- •5. Теория Бора для атома водорода и водородоподобных ионов.
- •II. Элементы квантовой механики
- •Волны де Бройля.
- •8.Волновая функция. Уравнение Шредингера
- •9. Решение уравнения Шредингера для движения частицы в одномерной бесконечной потенциальной яме.
- •10. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора
- •III. Основы атомной физики
- •11. Уравнение Шредингера для атома водорода
- •12. Квантование момента импульса. Квантовые числа. Орбитальный магнитный момент электрона
- •13. Спин и магнитный момент электрона
- •15. Вынужденное излучение. Лазеры
- •Iу. Элементы физики твердого тела
- •16. Статистика Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака Принцип неразличимости тождественных частиц
- •17. Свободные электроны в металле
- •18. Сверхпроводимость и сверхтекучесть.
- •19. Образование энергетических зон в кристаллах.
- •20. Собственные и примесные полупроводники
- •22. Свойства атомных ядер
- •Оболочечная модель ядра
- •23. Ядерные силы
- •24. Закон радиоактивного распада
- •25. Альфа –распад
- •26. Бета–распад
- •28. Реакция деления тяжелых ядер
- •29. Проблемы управляемого термоядерного синтеза
- •30. Элементарные частицы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.Губкина
С.Г.Серебряков, д.Д.Ходкевич
Основы атомной и ядерной физики и элементы физики твердого тела
Учебное пособие для студентов 2 курса
Под редакцией проф. А.И.Черноуцана
Москва 2011
Рассмотрены все вопросы, входящие в программу физики (базовый уровень) ФГОС ВПО третьего поколения по разделам «квантовая физика» и «ядерная физика». Приведены примеры решения 42 задач.
Для самостоятельной работы студентов всех специальностей и подготовки к экзамену.
Содержание
|
|
|
|
Предисловие |
|
I. Основы квантовой физики |
5 |
|
1. |
Законы теплового излучения |
5 |
2. |
Внешний фотоэффект |
12 |
3. |
Дуализм свойств электромагнитного излучения. |
20 |
4. |
Эффект Комптона |
24 |
5. |
Теория Бора для атома водорода и водородоподобного иона |
28 |
II. Элементы квантовой механики |
37 |
|
6. |
Волны де Бройля |
37 |
7. |
Соотношения неопределенностей Гейзенберга |
40 |
8. |
Волновая функция. Уравнение Шредингера |
45 |
9. |
Решение уравнения Шредингера для движения частицы в одномерной бесконечной потенциальной яме. |
48 |
10. |
Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора |
52 |
III. Основы атомной физики |
54 |
|
11. |
Уравнение Шредингера для атома водорода |
54 |
12. |
Квантование момента импульса. Квантовые числа |
55 |
13. |
Спин и магнитный момент электрона |
57 |
14. |
Принцип Паули |
61 |
15. |
Вынужденное излучение. Лазеры |
63 |
IУ. Элементы физики твердого тела |
67 |
|
16. |
Статистика Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака |
67 |
17. |
Свободные электроны в металле |
68 |
18. |
Сверхпроводимость и сверхтекучесть |
72 |
19. |
Образование энергетических зон в кристалле |
74 |
20. |
Собственные и примесные полупроводники |
76 |
21. |
p-n- переход |
80 |
У. Элементы ядерной физики |
84 |
|
22. |
Свойства атомных ядер |
84 |
23. |
Ядерные силы |
88 |
24. |
Закон радиоактивного распада |
90 |
25. |
Альфа -распад |
92 |
26. |
Бета - распад |
93 |
27. |
Гамма - излучение и его взаимодействие с веществом |
96 |
28. |
Реакция деления тяжелых ядер. |
100 |
29. |
Проблемы управляемого термоядерного синтеза легких ядер |
103 |
30. |
Элементарные частицы |
104 |
31. |
Литература |
112 |
Предисловие
Предлагаемое учебное пособие базируется на курсе лекций, читавшихся авторами более двадцати лет на факультетах разработки и эсплуатации месторождений нефти и газа, инженерной механики, геологии, геофизики и геохимии, химико-технологическом и автоматики и вычислительной техники. Материал лекций был тщательно переработан для того, чтобы соответствовать базовому уровню программы по физике для бакалавров, вводимой с 1 сентября 2011 года федеральным государственным стандартом высшего специального образования третьего поколения. В пособие были включены разделы, посвященные современному состоянию теории элементарных частиц и проблемы создания управляемого термоядерного реактора. Все разделы пособия были дополнены необходимыми иллюстрациями и примерами решения основных типовых задач.
Пособие рассчитано на студентов РГУ нефти и газа. В пособии кратко изложены все вопросы разделов программы: «квантовая физика» и «ядерная физика» и приведены примеры решения основных задач. Самостоятельная работа студентов с пособием позволяет подготовиться контрольной, зачету и экзамену по соответствующему разделу программы по физике практически без привлечения других учебников и учебных пособий.
Авторы выражают благодарность проф. Л.К. Белоухову и доц. И.Н. Жетвиной за внимательное прочтение рукописи и ряд ценных замечаний.