Глава 1. Элементы квантовой физики

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 3
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ

1. 1. Квантовые свойства излучения 7
1.1.1.Тепловое излучение 7
1.1.2. Основные характеристики теплового излучения 8
1.1.3. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа 9
1.1.4. Законы Стефана-Больцмана и Вина 13
1.1.5. Формула Рэлея-Джинса 14
1.1.6. Гипотеза и формула Планка 16
1.1.7. Фотоны 17
1.1.8. Фотоэффект 18
1.1.9. Эффект Комптона 22
1.1.10. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств излучения 24
1.2. Элементы квантовой механики 25
1.2.1. Обоснование основных идей квантовой механики 25
1.2.1.1. Линейчатые спектры атомов 25
1.2.1.2. Устойчивость атомов 26
1.2.1.3. Боровская теория атома водорода 27
1.2.1.4. Опыт Франка и Герца 29
1.2.1.5. Трудности теории Бора 31
1.2.2. Гипотеза де Бройля 31
1.2.3. Методы квантовой механики 33
1.2.3.1. Вероятностный смысл волн де Бройля. Волновая функция 33
1.2.3.2. Соотношение неопределенностей 35
1.2.4. Уравнение Шредингера 38
1.2.4.1. Нестационарное уравнение Шредингера 38
1.2.4.2. Стационарное уравнение Шредингера 39
1.2.5. Движение микрочастиц в стационарных полях 41
1.2.5.1. Микрочастица в «потенциальной яме» 41
1.2.5.2. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер (туннельный эффект) 46
1.2.5.3. Гармонический квантовый осциллятор 50
1.2.6. Квантовомеханическое описание атома водорода 53
1.2.6.1. Квантовые числа 53
1.2.6.2. Пространственное распределение электрона в атоме водорода 56
1.2.7. Многоэлектронные атомы и молекулы 59
1.2.7.1. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона 59
1.2.7.2. Тонкая структура энергетических уровней 61
1.2.7.3. Принцип Паули 62
1.2.7.4. Периодическая система химических элементов 63
1.2.7.5. Правила отбора и оптические спектры 65
1.3. Элементы квантовой электроники 66
1.3.1. Элементы квантовой теории излучения. Спонтанное и вынужденное излучение 67
1.3.2. Инверсная заселенность уровней 69
1.3.3. Усиление света активной средой 70
1.3.4. Квантовые усилители 71
1.3.5. Принцип работы квантового генератора 72
1.3.6. Классификация лазеров и области их применения 74
ГЛАВА 2 . ОСНОВЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА 75
2.1. Строение твердых тел 75
2.1.1. Кристаллическая решетка 75
2.1.2. Понятие о жидких кристаллах 77
2.1.3. Классификация кристаллов по природе частиц и типам сил взаимодействия между ними 78
2.1.4. Дефекты в кристаллах 81
2.2.. Основы зонной теории твердых тел 82
2.2.1. Приближение сильной связи 83
2.2.2. Приближение слабой связи 85
2.2.3. Деление твердых тел на металлы, диэлектрики и полупроводники 89
2.2.4. Движение электрона в кристалле под действием электрического поля. Эффективная масса 90
2.3. Металлы 93
2.3.1. Квантовая статистика электронов в металле 93
2.3.2. Понятие о квантовой теории электропроводности металлов и сверхпроводимости 99
2.4. Полупроводники 103
2.4.1. Собственные и примесные полупроводники 104
2.4.2. Равновесные концентрации свободных носителей и положение уровня Ферми в полупроводнике 107
2.4.3. Электропроводность полупроводников 110


 

2.4.4. Эффект Холла. Определение концентрации, подвижности и знака носителей заряда в полупроводнике 113
2.4.5. Неравновесная электропроводность полупроводников 115
2.4.6. Диффузионный и дрейфовый токи. Соотношение Эйнштейна между подвижностью и коэффициентом диффузии 117
2.4.7. Уравнение непрерывности для полупроводника 120
2.5. Контактные явления 122
2.5.1. Работа выхода электрона из металла и полупроводника 122
2.5.2. Термоэлектронная эмиссия 124
2.5.3. Контакт двух металлов. Внешняя и внутренняя разности потенциалов 126
2.5.4. Термоэлектрические явления 128
2.5.5. Электронно-дырочный переход 130
2.5.5.1. Электронно-дырочный переход в состоянии равновесия 130
2.5.5.2. Электронно-дырочный переход в неравновесном состоянии 137
2.5.5.3. Уравнение вольт-амперной характеристики электронно-дырочного перехода 143
2.5.5.4. Емкостные свойства электронно-дырочного перехода 145
ГЛАВА 3 . ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 148
3.1. Атомное ядро 148
3.1.1. Состав ядра. Нуклоны 148
3.1.2. Зарядовые и массовые числа 149
3.1.3. Форма, размер, плотность, спин ядра 150
3.1.4. Взаимодействие нуклонов в ядре. Ядерные силы 151
3.1.5. Дефект масс и энергия связи 152
3.1.6. Удельная энергия связи 153
3.1.7. Модели ядра 154
3.2 Радиоактивность и ионизирующие излучения 156
3.2.1. Сущность явления радиоактивности 156
3.2.2. Законы радиоактивного распада 157
3.2.3. Закономерности альфа- и бета- распада 159
3.2.3.1.Альфа – распад 159
3.2.3.2. Бета – распад 161
3.2.4. Взаимодействие a-, b-, g- излучений с веществом 163
3.2.4.1. Взаимодействие a- и b- частиц с веществом 164
3.2.4.2. Прохождение g- излучения и нейтронов через вещество 165
3.2.5. Детекторы ионизирующих излучений 167
3.2.5.1. Электронные детекторы 167
3.2.5.2. Трековые детекторы 169
3.2.6. Биологическое действие излучений. Дозиметрия 170
3.3. Ядерные реакции 171
3.3.1. Основные понятия и общие свойства 171
3.3.2. Законы сохранения в ядерных реакциях. Энергия ядерной реакции 172
3.3.3. Механизмы ядерных реакций 173
3.3.4. Типы ядерных реакций 175
3.3.5. Ядерные реакции под действием нейтронов 175
3.3.6. Реакция деления. Продукты деления 176
3.4. Использование ядерных превращений 179
3.4.1. Цепная реакция деления 179
3.4.1.1. Коэффициент размножения нейтронов 180
3.4.1.2. Критическая масса 181
3.4.2. Реакция взрывного типа 3.4.3. Управляемая цепная реакция 182 183
3.4.3.1. Ядерный реактор 184
3.4.4. Реакция синтеза 187
3.4.4.1. Термоядерные реакции на Солнце 187
3.4.4.2. Неуправляемая термоядерная реакция 188
3.4.4.3. Проблема управляемого термоядерного синтеза (УТС) 188
3.5. Элементарные частицы 189
3.5.1. Понятие «элементарных частиц» 189
3.5.1.1. Основные свойства элементарных частиц 190
3.5.1.2. Частицы и античастицы 191
3.5.2. Виды фундаментальных взаимодействий и классификация элементарных частиц 192
3.5.2.1. Лептоны 193
3.5.2.2. Кварки 194
3.5.2.3. Адроны 194
3.5.3. Сопоставление фундаментальных взаимодействий «Великое объединение» 196
ЛИТЕРАТУРА 198