Метадычныя распрацоўкі для кіруемай самастойнай работы па



старонка1/8
Дата канвертавання21.05.2016
Памер0.55 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8


УА “Беларускі дзяржаўны педагагічны універсітэт

імя Мксіма Танка”

Кафедра агульнай і тэарэтычнай фізікі


Метадычныя распрацоўкі

для кіруемай самастойнай работы па

квантавай фізіцы

Мінск – 2012


З М Е С Т

Праграма курса «Квантавая физика» 3


Тэма №1 – Цеплавое выпраменьванне 4
Тэма №2 – Квантавыя ўласцівасці выпраменьвання 7
Тэма №3 – Хвалевыя ўласцівасці часціц 10
Тэма №4 – Мадэлі атама 13
Тэма №5 – Атам вадароду 16
Тэма №6 – Физика малекул 18
Тэма №7 – Элементы фізікі цвёрдага цела 26
Тэма №8 – Радыеактыўнасць і ядзерныя рэакцыі 29
Тэма №9 – Элементарныя часцицы 32
Тэма №10 – Эксперыментальныя метады ядзернай фізікі 38
Літаратура - 42
Таблицы - 43

ПРАГРАМА



Уводзіны. Прадмет квантавай фізікі. Кароткі гістарычны агляд развіцця квантавай фізікі.

Цеплавое выпраменьванне. Выпраменьвальная і паглынальная здольнасці цел. Закон Кірхгофа і яго вынікі. Выпраменьванне абсалютна чорнага цела. Законы Стэфана-Больцмана і Віна. Аптычная піраметрыя. Размеркаванне энергіі ў спектры выпраменьвання абсалютна чорнага цела. Фатоны. Формула Планка.

Квантавыя ўласцівасці выпраменьвання. Фотаэлектрычны эфект. Законы фотаэфекту. Раўнанне Эйнштэйна. Прымяненне фотаэфекту. Ціск святла. Доследы Лебедзева. Доследы Вавілава. Дослед Ботэ. Эфект Комптана.

Асновы квантавай механікі. Хвалі дэ Бройля. Доследы па дыфракцыі электронаў. Прынцып невызначальнасцей Гейзенберга. "Уяўныя" доследы Гейзенберга. Хвалевая функцыя і яе фізічны сэнс. Раўнанне Шродзінгера. Квантаванне энергіі часціцы ў патэнцыяльнай яме. Квантаванне энергіі лінейнага гарманічнага асцылятара. Праходжанне часціцы праз патэнцыяльны бар`ер.

Фізіка атамаў і малекул. Доследы Рэзерфорда. Планетарная мадэль атама. Пастулаты Бора. Мадэль атама вадароду па Бору. Спектральныя серыі выпраменьвання атамарнага вадароду. Квантава-механічная інтэрпрэтацыя пастулатаў Бора. Доследы Франка і Герца. Доследы Штэрна і Герлаха. Квантаванне энергіі, моманту імпульсу, праекцыі моманту імпульсу. Спін і магнітны момант электрона. Прынцьш Паулі. Перыядычны закон Дз.І.Мендзялеева. Тармазное і характарыстычнае рэнтгенаўскае выпраменьванне і іх спектры. Прымяненне рэнтгенаўскіх прамянёў.

Паняцце аб хімічнай сувязі і валентнасці. Малекулярныя спектры. Камбінацыйнае рассейванне святла. Люмінесцэнцыя.

Спантаннае і вымушанае вьшраменьванне. Квантавыя генератары. Развіццё квантавай электронікі ў Беларусі.

Квантавыя з'явы ў цвёрдых целах. Энергетычныя зоны ў крышталях. Металы, паўправаднікі, дыэлектрыкі. Паняцце аб квантавых статыстыках. Узровень і энергія Фермі.

Цеплаёмістасць электроннага газу. Квантавая тэорыя цеплаёмістасці. Цеплаёмістасць металаў. Фаноны. Цеплаправоднасць дыэлектрычных крышталяў.

Электраправоднасць металаў. Квантавыя з`явы пры нізкіх тэмпе ратурах.

Электраправоднасць паўправаднікоў. p-n - пераход. Паўправад-ніковыя прыборы.



Фізіка атамнага ядра. Састаў ядра. Нуклоны. Зарад і маса ядра. Ізатопы і ізабары. Энергія сувязі ядра. Ядзерныя сілы. Мадэлі атамнага ядра.

Радыеактыўнасць. Закон радыеактыўнага распаду. Альфа-распад. Бэта-распад. Гама-выпраменьванне. Правілы зрушэння.

Ядзерныя рэакцыі. Дзяленне ядзер. Ланцуговая ядзерная рэакцыя. Ядзерныя рэактары. Прымяненне радыеактыўных. Ізатопаў і ядзернай энергіі. Элементы дазіметрыі. Тэрмаядзерныя рэакцыі. Кіруемы тэрма-ядзерны сістэз.

Элементарныя часціцы. Часціцы і антычасціцы. Класіфікацыя элементарных часціц. Часціцы — пераносчыкі ўзаемадзеяння. Кваркі.

Эксперыментальныя метады ядзернай фізікі. Лічыльнікі часціц. Трэкавыя прыборы. Мас-спектрометры. Паскаральнікі зараджаных часціц.

Заключэнне. Праблемы сучаснай фізікі. Уклад беларускіх вучоных у развіццё фізікі.

Тэма №1 – Цеплавое выпраменьванне



Пытанні праграмы: Выпраменьвальная і паглынальная здольнасці цел. Закон Кірхгофа і яго вынікі. Выпраменьванне абсалютна чорнага цела. Законы Стэфана-Больцмана і Віна. Аптычная піраметрыя. Размеркаванне энергіі ў спектры выпраменьвання абсалютна чорнага цела. Фатоны. Формула Планка.

Кароткі змест. Цеплавое выпраменьванне – гэта адзіны тып выпраменьвання, якое можа знаходзіцца ў стане тэрмадынамічнай раўнавагі з целам.

Выпраменьвальная здольнасць цела (r,) вызначае колькасць энергіі, якая выпраменьваецца адзінкай паверхні цела ў адзінку часу ў інтэрвале даўжынь хваль d.

Паглынальная здольнасць тела (,) вызначае колькасць энергіі, якая паглынаецца адзінкай паверхні ў адзінку часу ў інтэрвале даўжынь хваль d.

Энергетычная свяцільнасць тела (R) вызначае энергію, якая выпраменьваецца адзінкай паверхні ў адзінку часу па ўсіх напрамках:

.

Закон Кірхгофа: стасунак выпраменьвальнай здольнасці да паглынальнай здольнасці для розных цел пры дадзенай тэмпературы аднолькавы, не залежыць ад прыроды цел і з`яўляецца ўніверсальнай функцыяй даўжыні хвалі і тэмпературы:

Цела, ў якога пры дадзенай тэмпературы паглынальная здольнасць (,) роўная адзінцы для ўсіх даўжынь хваль, называецца абсалютна чорным.



Закон Стэфана-Больцмана: энергетычная свяцільнасць абсалютна чорнага цела прапарцыйна абсалютнай тэмпературы ў чацвёртай ступені:


Закон зрушэння Віна: даўжыня хвалі, якая адпавядае максімуму выпраменьвальнай здольнасці абсалютна чорнага цела, адваротна прапарцыйна абсалютнай тэмпературы:


Другі закон Віна: максімальная выпраменьвальная здольнасць абсалютна чорнага цела прапарцыйна абсалютнай тэмпературы ў пятай ступені:



Формула Рэлея-Джынса:

, ,

Энергія кванта выпраменьвання:


Формула Планка:

Метады вызначэння температуры, заснаваныя на законах цеплавога выпраменьвання, носяць назву аптычнай піраметрыі. А адпаведныя прыборы называюцца пірометрамі.


Кантрольныя пытанні:

1.Якое выпраменьванне называецца цеплавым? Прывядзіце прыклады.

2.У чым сутнасць цеплавога выпраменьвання?

3.Што называецца энергетычнай свяцільнасцю цела?

4.Дайце вызначэнне выпраменьвальнай здольнасці цела.

5.Дайце вызначэнне паглынальнай здольнасці цела.

6.Сфармулюйце закон Кірхгофа, запішыце яго выраз.

7.Назавіце вынікі, якія дае закон Кіргофа.

8.Якое цела называецца абсалютна чорным? Прывядзіце прыклады.

9.Сфармулюйце закон Стэфана-Больцмана, запішыце яго выраз.

10.Дайце характарыстыку пастаяннай Стэфана-Больцмана.

11.Сфармулюйце закон зрушэння Віна, запішыце яго выраз.

12.Дайце характарыстыку пастаяннай Віна.

13.Сфармулюйце другі закон Віна, запішыце яго выраз.

14.Адлюструйце графічную залежнасць выпраменьвання абсалютна чорнага цела, якая вынікае з эксперыменту.

15.Растлумачце тэорыю Віна і яе недахопы.

16.Растлумачце тэорыю Рэлея-Джынса і яе недахопа.

17.У чым сутнасць “ультрафіялетавай катастрофы”?

18.Фатоны.

19.Растлумачце тэорыю Планка і яе сувязь з эксперыментам.

20.Тэорыі Віна і Рэлея-Джынса як вынік тэорыі Планка.

21.Закон Стэфана-Больцмана як вынік тэорыі Планка.

22.Закон Віна як вынік тэорыі Планка.

23.Радыяцыйны пірометр.

24.Пірометр для вызначэння каляровай тэмпературы.

25.Пірометр для вызначэння яркаснай тэмпературы.


Задачы:

1.Чаму роўная выпраменьвальная здольнасць ідэальна адбівальнай паверхні?

Адказ: r,= 0

2.Пры змяненні тэмпературы цела плошча пад крывой функцыі Кірхгофа паменшылася ў 16 раз. Як зменіцца пры гэтым даўжыня хвалі, якая адпавядае максімуму функцыі?

Адказ: Павялічыцца ў 2 раза.

3.Максімальная выпраменьвальная здольнасць абсалютна чорнага цела адпавядае даўжыні хвалі 550 нм. Колькі энергіі выпраменьвае гэта цела за 1 с з 1 м2 паверхні?


Адказ: Е=43,8 МДж

4.Першапачатковая тэмпература абсалютна чорнага цела 500 К. У выніку яе змянення энергетычная свяцільнасць цела павялічылася ў 16 раз. Вызначце тэмпературу цела.
Адказ: Т=1кК

5.Мінімальная колькасць фатонаў, якая вызывае зрокавыя адчуванні чалавечага вока, каля 100 за 1 с пры даўжыні хвалі 550 нм. Вызначце магутнасць гэтага выпраменьвання.
Адказ: Р=40аВт

Літаратура:

1.- стар.9-23,

2.- стар.682-711,

3.- стар.9-32,

4.- стар.336-346,

5.- стар.377-383,

6.- стар.234-240,

10.-стар.675-704.




: static
static -> Вёска, цэнтр сельсавега і племзавода "Індустрыя", на р. Цітаўка, за 3 км на паўночны ўсход ад раённага цэнтра, 3 км ад чыгуначнай станцыі Пухавічы на лініі Мінск Асіповічы, на шашы Мінск Бабруйск
static -> Німецька мова
static -> Задачы па курсе агульнай фізікі квантавая фізіка
static -> Бонч-Асмалоўская (Вахоўская) Варвара Іванаўна
static -> Сядзібна-паркавы ансамбль у вёсцы Блонь
static -> Бонч-Асмалоўскі Анатоль Восіпавіч
static -> Бонч-Асмалоўскі Іван Анатольевіч
static -> Блонская сялянская арганізацыя
static -> Бонч-Асмалоўскі Радзівон Анатольевіч


  1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©vuchoba.org 2019
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка