- •34. Основные законы геометрической оптики. Принцип Ферма. Полное внутреннее отражение. Призмы.
- •35. Оптические системы. Аберрации оптических систем.
- •36. Интерференция света. Понятие о когерентности.
- •37. Методы наблюдения интерференции в оптике. Интерференция в тонких плёнках. Интерферометры. Применение интерференции.
- •38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля.
- •39. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.
- •40. Поляризация света.
- •41. Поглощение и рассеяние света.
- •42. Дисперсия света. Фазовая и групповая скорости. Эффект Вавилова-Черенкова.
- •43. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •44. Фотоэлектрический эффект. Фотоны. Уравнение Эйнштейна.
- •45. Тепловое излучение. Законы излучения абсолютно черного тела.
- •46. Волновая функция и ее физический смысл. Уравнение Шредингера.
- •47. Опыт Штерна и Герлаха. Спин и магнитный момент электрона. Квантование энергии, момента импульса и проекции момента импульса.
- •48. Электроны в кристалле. Энергетические зоны.
- •49. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева
- •50. Простейшие задачи квантовой механики: квантование энергии частицы в потенциальной яме, линейный гармонический осциллятор. Нулевая энергия.
- •51. Люминесценция. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры.
- •52. Строение атомов. Опыты Резерфорда. Постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.
- •53. Ядерные реакции деления и синтеза. Ядерная энергетика.
- •54. Радиоактивность. Природа превращений. Закон радиоактивного распада.
- •55. Экспериментальные методы ядерной физики. Ускорители заряженных частиц.
- •Линейный индукционный ускоритель
- •Линейный резонансный ускоритель
- •56. Классификация элементарных частиц. Античастицы.
47. Опыт Штерна и Герлаха. Спин и магнитный момент электрона. Квантование энергии, момента импульса и проекции момента импульса.
Опыты Штерна и Герлаха.
Пространственное квантование магнитных моментов атомов (Рm) было экспериментально подтверждено в 1922г. В опытах Штерна и Герлаха.
Нить накала покрытая слоем серебра при нагревании испускает атомы серебра, которые фокусируются с помощью анода А и направляется между наконечниками постоянного магнита N,S.
а ) B=0
б )
в ) Hg,Mg
г ) Ag,Na,K
д ) V
е ) Mn
Пучок атомов прошедшихчерез наконечники магнита фиксируются на фотопластинке.(результаты на рис.). известно, что на заряженные частицы в магнитном поле действует сила: , где -магнитный момент частицы; – градиент индукции магнитного поля; -угол между векторами и . При отсутствии магнитного поля (рис.а) на фотопластинке получалась в центре четкая одна линия. Если бы магнитные моменты атомов ориентир. как угодно, то при включении магнитного поля происходило бы хоотическое расхождение атомов и размывание изображения на фотопластинке. В действительности пучок атомов серебра под действием магнитного поля распадался на 2 пучка расположенных симметрично относительно направления распространения. Подобное расчепление на симметрич. пучки наблюдается и на других элементов. В частности у ртути и магния наблюдается одна линия. Таким образом было доказано что магнитные моменты атомов в магнитном поле ориентир.не как угодно, а строго определенно, следовательно проекция магнитного момента атома принимает определенные дискретные значения . Таким образом магнитн.моменты атомов квантуются, число этих кампонент должно быть нечетным,т.е. будет принимать 2 +1 значение,т.е. должен присутствовать кампонент соответствующий числу =0. В частности, для Mg и Hg содержалась только одна компонента.
Спин и магнитный момент электрона.
Для согласования теории с опытом, а так же для объяснения расчепления спектральн.линий атомов щелочных элементов. В 1925 Гоудсмит и Уленберг выдвинули гипотезу о том, что электрон кроме орбитального механического момента и связанного с ним магнитного момента должен обладать еще и собственным магнитным моментом и связанного с ним собственным механическим моментом, которое называется спином (верчение). Первоначально предполагалось что спин обусловлен вращением электрона вокруг собственной оси подобно волчку. Однако от этого предположения пришлось отказаться, в частности вращающийся шарик кроме механического момента L обладает магнитным моментом pm которые связаны соотношением . Однако ряд опытов, сложн. эффект Зимана, показали что геромагнитное отношение , т.е. в 2 раза больше чем теоретического означения. Таким образом представление о спине как о моменте вращения электрона оказалось не состоятельным. Спин следует считать внутренним свойством присущим электрону подобно тому как ему пресуще заряд и масса.
Согласно закону квантовой механики величина собственного механического момента электрона может принимать значение , где S – числовое квантокое число (спин) S = ½, а величина проекции спинов механического момента на направлении Z может принимать 2S+1=(2∙1/2)+1=2
, где = ±1/2 – спиновое магнитное квантовое число.
Значение собственного магнитного момента
И проекция собственного магнитного момента на направление z будет принимать
Проекция собственного магнитного момента может принимать только 2 значения: и
Частицы с полученным значением спина = ±1/2 назфермионами.(электрон,протон,нейтрон)
Частицыс целым значением спина назбазонами(фотон, ряд элементарных частиц)