- •2) Многолучевая интерференция света. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры. Интерферометр Майкельсона.
- •3) Длина волны де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •2) Дифракция в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера). Дифракция Фраунгофера на одной щели.
- •3) Уравнение Шредингера. Собственные функции и собственные значения. Стационарное уравнение Шредингера. Квантово-механическое представление свободно движущейся частицы.
- •2) Дифракция Фраунгофера на системе щелей. Дифракционная решетка.
- •3) Квантовые свойства света. Эффект Комптона и его теория.
- •2) Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность решетки. Критерий разрешения Рэлея.
- •3) Излучение и поглощение электромагнитных волн. Спонтанное и вынужденное излучение. Резонансное поглощение. Ширина спектральной линии. Коэффициенты Эйнштейна.
- •2) Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектрических сред. Закон Брюстера.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества. Лазеры.
- •2) Поляризация света. Закон Малюса. Естественная анизотропия. Поляризационные приборы. Призма Николя.
- •3) Строение атомного ядра. Энергия связи, ядерные силы. Основные характеристики атомного ядра.
- •2) Поляризация света. Искусственная анизотропия. Эффекты Керра и Фарадея.
- •3) Элементарные частицы и античастицы. Виды взаимодействия частиц и их объединения в рамках единой теории. Кварки. Систематика элементарных частиц.
- •2) Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции электронов. Длина волны де Бройля.
- •3) Электромагнитная природа света. Понятие о когерентности. Сложение колебаний. Временная и пространственная когерентность.
- •2) Интерференция света. Длина и время когерентности. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей. Способы получения интерференционных картин.
- •3) Волновые свойства частиц. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера.
- •2) Интерференция света. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры. Интерферометр Майкельсона.
- •3) Излучение и поглощение электромагнитных волн. Спонтанное и вынужденное поглощение. Резонансное поглощение. Ширина спектральной линии. Коэффициенты Эйнштейна
- •2) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества (методы осуществления инверсии населенности). Лазеры.
- •2) Дифракция света. Дифракция Френеля от диска и круглого отверстия. Зонная пластинка. Характерные области дифракции света.
- •3) Строение атомного ядра. Основные характеристики атомного ядра. Энергия связи, ядерные силы.
- •2) Дифракция Фраунгофера на нескольких щелях. Дифракционная решетка.
- •3) Уравнение Шредингера. Квантомеханическое описание частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме.
- •2) Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность решетки.
- •3) Тепловое излучение. Основные характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела.
- •3) Тепловое излучение. Квантовая гипотеза и формула Планка. Следствия формулы Планка (законы Стефана-Больцмана, Вина, формула Рэлея-Джинса).
- •2) Поляризация света. Закон Малюса. Естественная анизотропия. Поляризационные приборы. Призма Николя.
- •3) Квантовые свойства света. Опыт Боте. Энергия, масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева.
- •2) Сложение поляризованных колебаний. Четвертьволновые и полуволновые пластинки.
- •3) Атомные спектры. Сериальные формулы. Опыты по рассеянию альфа-частиц (опыты Резерфорда).
- •2) Поляризация света. Искусственная анизотропия. Эффект Керра, эффект Фарадея.
- •3) Квантовое усиление и генерация света. Инверсное состояние вещества (методы осуществления инверсии населенностей). Лазеры. Рубиновый и гелий-неоновый.
- •2) Квантовые свойства света. Опыт Боте. Энергия, масса и импульс фотона. Внешний фотоэффект. Красная граница фотоэффекта.
- •3) Закономерности в атомных спектрах. Сериальные формулы. Понятия головной линии и границы серии. Постулаты Бора.
- •2) Дифракция рентгеновских лучей на кристаллических структурах. Формула Вульфа-Брегга. Исследования строения кристаллов.
- •3) Естественная и искусственная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного препарата, период полураспада, среднее время жизни.
- •2) Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Поляроиды и поляризационные призмы. Анализ поляризованного света.
- •3) Строение атома. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли.
- •2) Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •3) Естественная радиоактивность. Альфа- и бета-распады, их закономерности. Закон радиоактивного распада.
- •2) Электромагнитная природа света. Сложение световых волн, понятие о когерентности. Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников.
- •3) Ядерные реакции. Реакции деления и синтеза. Цепная реакция. Законы сохранения в ядерных реакциях.
- •2) Интерференция в тонких пленках. Изменение фазы волны при отражении. Полосы равной толщины и равного наклона
- •3) Элементарные частицы и античастицы. Виды взаимодействия частиц. Кварки. Систематика элементарных частиц.
- •2) Дифракция ренгеновских лучей на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брегга. Исследование структуры кристаллов.
- •3) Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина.
- •2) Интерференция света. Пространственная и временная когерентность. Оптическая длина пути и оптическая разность хода. Способы наблюдения интерференционных картин.
- •3) Тепловое излучение. Квантовая гипотеза и формула Планка. Следствия формулы Планка (закон Стефана-Больцмана, Вина, Рэлея-Джинса).
- •2) Элементарная Боровская теория водородного атома.
- •3) Закон радиоактивного распада. Активность, период полураспада. Среднее время жизни.
- •2) Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •3) Квантовые свойства света. Тормозное рентгеновское излучение. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра.
- •2) Дифракция Фраунгофера на одной щели. Распределение интенсивности света при дифракции на щели. Влияние ширины щели на дифракционную картину.
- •3) Квантовые свойства света. Эффект Комптона и его теория. Законы сохранения импульса и энергии в эффекте Комптона.
2) Дифракция Фраунгофера на системе щелей. Дифракционная решетка.
Дифракционная решетка – система параллельных щелей равной ширины, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками.
Суммарная дифракционная картина – результат интерференционных волн, идущих от всех щелей – в дифракционной решетке осуществляется многолучевая интерференция когерентных пучков света, идущих от всех щелей. Если ширина каждой щели – a, ширина непрозрачных участков – b, то d=a+b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки.
Разности хода лучей от двух соседних щелей будут одинаковы в пределах всей дифракционной решетки: Δ = d*sinφ
Условие главных максимумов: d*sinφ = ±mλ (m=1,2,3…)
Условие главных минимумов: a*sinφ = ±mλ (m=1,2,3…)
Между двумя главными максимумами располагается N-1 дополнительных минимумов, разделенных вторичными максимумами, создающими слабый фон. Условие дополнительных минимумов: d*sinφ = ±m’ λ/N, где m’ может принимать все целочисленные значения кроме 0, N, 2N,…при которых данное условие переходит в условие главных максимумов. Амплитуда главного максимума есть сумма амплитуд колебаний от каждой щели Amax = N*A1. Поэтому интенсивность главного максимума в N^2 раз больше интенсивности I1, создаваемой одной щелью в направлении главного максимума: Imax = N^2 * I1. Положение главных максимумов зависит от длины волны λ, поэтому при пропускании через решетку белого света все максимумы, роме центрального разложатся в спектр, фиолетовая область которого будет обращена к центру дифракционной картины, красная – наружу. Поэтому дифракционная решетка может быть использована как спектральный прибор, для разложения света в спектр и измерения длин волн. Число главных максимумов: m≤d / λ.
3) Квантовые свойства света. Эффект Комптона и его теория.
В рамках квантовой теории свет представляет собой поток дискретных частиц, названных фотонами. Среди разнообразных явлений, в которых проявляются квантовые свойства света, одно из самых важных мест занимает фотоэлектрический эффект. Различают два вида фотоэлектрического эффекта внешний и внутренний. Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом при облучении его электромагнитным излучением. При внутреннем фотоэффекте оптически возбужденные электроны остаются внутри освещаемого вещества, не нарушая его электрическую нейтральность. Согласно Эйнштейну, свет частотой ν не только испускается отдельными квантами, но также в виде квантов (фотонов) распространяется в пространстве и поглощается веществом. Фотоэффект же возникает в результате неупругого столкновения фотона с электроном в материале катода. При таком столкновении фотон поглощается, а его энергия передается электрону.
В эффекте Комптона наиболее полно проявляются корпускулярные свойства света. Исследуя рассеяние монохроматического рентгеновского излучения веществами с легкими атомами Комптон обнаружил, что в составе рассеянного излучения наряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также излучение более длинных волн. Опыты показали, что разность Δλ=λ’-λ не зависит от длины волны λ падающего излучения и природы рассеивающего в-ва, а определяется только величиной угла рассеивания θ: Δλ=λ’-λ=2λс*(sin(θ/2) )^2, где λ’ – длина волны рассеянного излучения, λс – комптоновская длина волны. Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового излучения на свободных электронах в-ва, сопровождающееся увеличением длины волны. Эффект Комптона – результат упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами в-ва. В процессе этого столкновения фотон передает часть своих энергии и импульса в соответствии с законами их сохранения. Эффект Комптона не может наблюдаться в видимой области спектра, поскольку энергия фотона видимого света сравнима с энергией связи электрона с атомом, при этом даже внешний электрон нельзя считать свободным.
Билет №4.