Реферат: Программа дисциплины р. 1 Атомная физика для студентов специальности 010501 «Прикладная математика и информатика» направления

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию



ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)






УТВЕРЖДАЮ




Проректор по учебной работе


С.Б. Бурухин





“______”____________ 2008 г.



^ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


Р.1 Атомная физика


для студентов специальности 010501 «Прикладная математика и информатика»


направления ^ 010500 «Прикладная математика и информатика»


Форма обучения: очная


Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом


Вид учебной работы

Всего часов

Семестры
















4

Общая трудоемкость дисциплины

120










120

Аудиторные занятия

68










68

Лекции

34










34

Практические занятия и семинары

34










34

Лабораторные работы
















Курсовой проект (работа)
















Самостоятельная работа

52










52

Расчетно-графические работы
















Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

Экз










Экз.


Обнинск 2008


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 010500 «Прикладная математика и информатика»


Программу составил:


___________________ А.Ф.Гурбич, профессор, д.ф.-м.н., доцент


Программа рассмотрена на заседании кафедры ОиСФ (протокол № __ от __.__.200_ г.)


Заведующий кафедрой

ОиСФ


___________________ Ю.А.Коровин


“____”_____________ 200__ г.


СОГЛАСОВАНО


Начальник Учебно – методического управления


___________________ Ю.Д. Соколова



Декан

факультета естественных наук


___________________ Н.Б.Эпштейн


“____”_____________ 200__ г.



^ 1. Цели и задачи дисциплины.


Выработка естественнонаучного мировоззрения и получение базовых знаний для последующего изучения инженерных дисциплин. Развитие навыков решения физических задач. Освоение основных приемов проведения физических экспериментов, а также получение практических навыков по обработке и интерпретации результатов экспериментов на основе выполнения лабораторных работ.


^ 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


В результате изучения дисциплины студент должен

знать: основные законы электричества, магнетизма, оптики и атомной физики;

уметь: анализировать физические проблемы на научной основе;

иметь навыки: решения физических задач, проведения физических измерений.


3. Содержание дисциплины


3.1 Лекции

1. Оптика ^ 1.1. Интерференция (3 часа)[1]
Сферические и цилиндрические волны. Принцип Гюйгенса. Когерентные источники. Временная и пространственная когерентность. Время, длина, радиус и угол когерентности. Суперпозиция цилиндрических волн. Ширина интерференционной полосы, расстояние между полосами. Методы наблюдения интерференции. Схема Юнга. Зеркала Френеля. Бипризма Френеля. Интерференция при отражении от тонких пленок. Кольца Ньютона. Многолучевая интерференция.
^ 1.2. Дифракция (3 часа)[1]
Огибание препятствий световой волной. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Френеля. Графическое вычисление амплитуды колебаний при дифракции. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки. Критерий Рэлея.
^ 1.3. Поляризация света (3 часа)[1]
Поляризованные волны. Виды поляризации. Естественный и поляризованный свет. Поляризаторы. Плоскость пропускания поляризатора. Степень поляризации. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Стопа Столетова.

Одно и двух осевые кристаллы. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Главная плоскость кристалла. Обыкновенный и необыкновенный лучи, их свойства. Построение волновых поверхностей обыкновенного и необыкновенного лучей с помощью принципа Гюйгенса-Френеля. Явление дихроизма. Прохождение света через кристаллическую пластинку. Искусственная анизотропия. Эффект Керра.
^ 1.4. Дисперсия волн (3 часа)[1]
Зависимость скорости волны от частоты и направления распространения световой волны в среде. Элементарная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсии. Волновой пакет. Групповая скорость. Формула Рэлея. Поглощение света в среде. Закон Бугера. Рассеяние света на неоднородностях среды. Закон Рэлея.
^ 2. Квантовая физика 2.1. Тепловое излучение (4 часа)[3]
Равновесное излучение. Закон Кирхгоффа. Испускательная и поглощательная способности тела. Плотность энергии равновесного излучения. Формула Вина. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана. Теория теплового излучения Рэлея-Джинса. Теория Планка.
^ 2.2. Фотоны (2 часа)[3]
Дуализм света. Тормозное рентгеновское излучение. Фотоэффект. Опыт Боте. Эффект Комптона.
2.3. Атомные спектры (3 часа)[3]
Закономерности в атомных спектрах. Спектральные серии атома водорода. Формула Бальмера. Спектральные термы. Модели атомов. Опыты по рассеянию α-частиц на тяжелых ядрах. Формула Резерфорда. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца. Элементарная боровская теория атома водорода.
^ 2.4. Волновые свойства микрочастиц (1 час)[3]
Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов. Опыт Дэвиссона и Джермера. Опыт Бибермана, Сушкина и Фабриканта. Корпускулярно–волновой дуализм. Принцип неопределенности Гейзенберга.
^ 2.5. Элементы квантовой механики (6 час.)[3]
Постулаты квантовой механики. Уравнение Шредингера. Волновая функция. Стандартные условия, налагаемые на волновую функцию. Условие нормировки. Операторы физических величин. Эрмитовы операторы. Свойства собственных функций и собственных значений эрмитовых операторов. Сохраняющиеся величины в квантовой механике.

Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Частица в бесконечно глубокой прямоугольной яме. Вырожденные состояния. Кратность вырождения. Квантовый гармонический осциллятор. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект.
^ 2.6. Простейшие атомы (2 часа)[3]
Атом водорода и водородоподобные атомы.

Квантовые числа электронов в атоме. Правила отбора. Возникновение спектральных серий.

Атомы щелочных элементов. Модель валентного электрона. Термы щелочных элементов. Спектральные закономерности. Ширина спектральных линий.
^ 2.7. Спин электрона. Многоэлектронные атомы (4 часа)[3]
Тонкая структура спектральных линий. Собственный механический и собственный магнитный момент электрона. Спин-орбитальное взаимодействие. Символы термов. Механический и магнитный моменты многоэлектронного атома. Правила отбора для тяжелых атомов. Векторная модель атома. Фактор Ланде. Связь Рессель-Саундерса и j-j – связь.

Атом в магнитном поле. Нормальный и аномальный эффект Зеемана. Эффект Пашена-Бака.

Квантово-механическое обоснование периодической системы Менделеева. Принцип Паули. Распределение электронов по оболочкам.

Характеристическое рентгеновское излучение. Рентгеновские серии. Закон Мозли.


3.2. Практические и семинарские занятия

^ 4й семестр. Оптика. Атомная физика.



Разделы

Тема практического или семинарского занятия

Литература

Число часов

1.1

Интерференция

1

4

1.2

Дифракция

1

4

1.3

Поляризация света

1

3

1.4

Дисперсия световых волн

1

3

2.1

Тепловое излучение

3

2

2.2

Эффект Комптона, фотоэффект. Фотоны

3

2

2.3

Формула Резерфорда

3

2

2.4

Волновые свойства частиц. Теория Бора.

3

4

2.5

Уравнение Шредингера. Операторы.

3

4

2.6

Спектры.

3

4

2.7

Эффект Зеемана. Закон Мозли.

3

2



^ 3.3. Лабораторный практикум


Не предусмотрен


3.4. Курсовые проекты (работы)


Не предусмотрены.


3.5. Формы текущего контроля


Четвертый семестр


Раздел(ы)

Форма контроля

Неделя

1.1 – 1.4

2.1–2.2;

2.5-2.6

коллоквиум

контрольная работа №1

контрольная работа №2

8

11

15


^ 3.6. Самостоятельная работа


Четвертый семестр


Способы наблюдения интерференции света. [1] с. 360-362. – Устный опрос.

Дифракция света на ультразвуке. [3] с. 60-67. – Устный опрос.

Оптическая пирометрия. [4] с. 30-37. – Устный опрос.


^ 4.1. Рекомендуемая литература


4.1.1. Основная литература


И.В.Савельев, Курс общей физики. В 3-х томах. Том 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. М. «Наука», 1987. – 500 экз.

И.Е. Иродов, Задачи по общей физике, М., «Наука», 2001 – 500 экз.

Лабораторный практикум по курсу «Физика» (раздел «Оптика») под редакцией Г.Г.Здоровцевой. Обнинск, ИАТЭ, 2005. – 200 экз.

Лабораторный практикум по курсу «Физика» (раздел «Атомная физика») под редакцией Н.Я.Рухляды. Обнинск, ИАТЭ, 2004. – 200 экз.

А.Ф.Гурбич, Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Общая физика». Обнинск, ИАТЭ, 2001. – 200 экз.


^ 4.1.2. Дополнительная литература


И.Е. Иродов, Волновые процессы. Основные законы, «Бином», 2006.

А.Н.Матвеев, Оптика, М., «Высшая школа», 1985.

А.Н. Матвеев, Атомная физика, М., «Высшая школа», 1989.

Ф.И.Карманов, Методические указания к решению задач по оптике, Обнинск, ИАТЭ, 1994.

А.П.Маркин, Н.Я.Рухляда, А.Ю.Черный, Вопросы и задачи по курсу «Атомная физика», Обнинск, ИАТЭ, 1996.


4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины


Интернет-сайт «В помощь студентам, изучающим физику» (http://www.iatephysics.narod.ru )


5. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Учебные лаборатории по оптике и атомной физике.