Пояснення до робочої програми

Вивчення теми «Квантова оптика» включає такі питання, як закони теплового випромінювання, фотоефект, ефект Комптона, тиск світла. Перехід від класичної фізики до квантової пов’язаний з проблемою теплового випромінювання і, зокрема, з питанням розподілу енергії по частотах у спектрі абсолютно чорного тіла. Вивчаючи тему «Квантова оптика», необхідно знати гіпотезу Планка про квантування енергії осциляторів і усвідомити, що на підставі формули Планка можуть бути отримані закони Стефана-Больцмана і Віна.

Розвиток гіпотези Планка призвів до створення представлень про квантові властивості світла. Кванти світла одержали назву фотонів. З позицій квантової теорії світла пояснюються такі явища, як фотоелектричний ефект і ефект Комптона. При вивченні фотоефекту необхідно знати формулу Ейнштейна і на її підставі вміти пояснити закономірності, встановлені Столєтовим.

Розглядаючи ефект Комптона, необхідно звернути увагу на універсальний характер законів збереження, що виявляються справедливими в кожному окремому акті взаємодії фотона з електроном.

Вивчаючи світловий тиск, важливо зрозуміти, що це явище може бути пояснене як на основі хвильових представлень про світло, так і з погляду квантової теорії.

В результаті вивчення цього розділу у студента повинно сформуватися представлення, що електромагнітне випромінювання має подвійну корпускулярно-хвильову природу (корпускулярно-хвильовий дуалізм). Корпускулярно-хвильовий дуалізм є проявом взаємозв'язку двох основних форм матерії: речовини і поля.

Вивчення атомної фізики слід почати з елементів квантової механіки і розглянути такі питання, як корпускулярно-хвильовий дуалізм матерії, гіпотезу де Бройля, усвідомити, що рух будь-якої частинки відповідно до цієї гіпотези завжди супроводжується хвильовим процесом. Виходячи з співвідношень невизначеностей Гейзенберга, визначити межі застосовності класичної механіки і зрозуміти, що з цих співвідношень випливає необхідність опису стану мікрочастинок за допомогою хвильової функції, звернути увагу на її статистичний зміст. Доцільно розглянути застосування рівняння Шредингера до стаціонарних станів (прямокутна потенціальна яма нескінченної глибини), треба знати правила квантування енергії, орбітального моменту імпульсу в атомі водню і з'ясувати зміст трьох квантових чисел. При вивченні теми «Періодична система елементів» необхідно звернути увагу на фізичний зміст спінового квантового числа і принцип заборони Паулі, на основі якого розглянути розподіл електронів в атомі по станах.

Переходячи до вивчення елементів фізики атомного ядра й елементарних частинок, студент повинен добре уявляти собі склад атомного ядра і його характеристики, масу, лінійні розміри, момент імпульсу, магнітний момент ядра, дефект маси ядра, енергію і питому енергію зв’язку ядра. Розглядаючи склад ядра і взаємодію нуклонів у ядрі, потрібно знати властивості ядерних сил і звернути увагу на їхню обмінну природу.

У процесі вивчення радіоактивного розпаду ядер важливо зрозуміти дискретний характер енергетичного спектра -частинок і -випромінювання, що свідчить про квантування енергії ядер; зрозуміти закономірності -розпаду, пов’язаного зі законами збереження енергії і моменту імпульсу.

Вивчаючи тему «Ядерні реакції», важливо зрозуміти, що в усіх ядерних реакціях виконуються закони збереження енергії, імпульсу, моменту імпульсу, електричного заряду, маси (масового числа). Особливу увагу приділити реакціям синтезу легких і розподілові важких ядер, питанням ядерної енергетики і проблемам керування термоядерними реакціями.

При вивченні теми «Елементи фізики твердого тіла», основна увага повинна бути приділена елементам теорії кристалічних ґраток, елементам зонної теорії твердих тіл, напівпровідникам, провідникам (металам). Розглядаючи ці питання, істотно зрозуміти характер теплового руху у твердих тілах, дебаєвську теорію теплоємності, розподіл електронів по енергіях, мати якісне представлення про надпровідність, з’ясувати розходження між металами, діелектриками і напівпровідниками, розглянути власну і домішкову провідності напівпровідників і вольт-амперну характеристику p-n -переходу.

Контрольна робота № 5 побудована таким чином, що дає можливість перевірити знання студентів за розділами «Квантова оптика. Елементи атомної і ядерної фізики і фізики твердого тіла». Задачі з цієї теми включають такі питання:

· закони теплового випромінювання;

· фотоефект;

· ефект Комптона;

· тиск світла;

· довжина хвилі де Бройля рухомих частинок;

· співвідношення невизначеностей Гейзенберга;

· рівняння Шредингера для частинки, що знаходиться в одномірній потенціальній ямі;

· закон радіоактивного розпаду;

· дефект маси, енергія зв’язку і питома енергія зв’язку ядра;

· ядерні реакції;

· теплоємність твердого тіла;

· електропровідність напівпровідників.