- •1. Гармонический осциллятор, его закон движения, скорость, ускорение, возвращающая сила, энергия.
- •2. Маятники пружинный, математический, физический.
- •3. Сложение одинаково направленных гармонических колебаний с одинаковыми частотами. Метод векторной диаграммы. Биения.
- •4. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •5. Свободные затухающие колебания. Логарифмический декремент. Апериодический процесс.
- •6. Вынужденные колебания. Резонанс
- •7. Волна, уравнение гармонической волны.
- •8. Перенос волной энергии, вектор Умова.
- •9. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла. Плоская электромагнитная волна.
- •Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
- •Интерференция волн
- •Интерференция света
- •11. Интерференция света в тонких пленках, примеры ее наблюдения и применения.
- •Кольца Ньютона
- •Полосы равного наклона (интерференция от плоскопараллельной пластинки)
- •Применение интерференции света
- •12. Дифракция, условие её наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля и его применение для расчета дифракции света на узкой щели.
- •13. Дифракционная решетка, ее применение в качестве спектрального прибора.
- •14. Физические принципы голографии.
- •15. Поляризация света. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Примеры получения и применения поляризованного света.
- •16. Тепловое излучение, его характеристики: энергетическая светимость, испускательная и поглощательная способности. Цвет несамосветящегося тела. Абсолютно черное и серое тела. Закон Кирхгофа
- •17. Законы излучения абсолютно черного тела: Закон Стефана-Больцмана, закон Вина. Трудности классической физики при объяснении распределения энергии в спектре черного тела. Квантовая гипотеза Планка.
- •1. Закон Стефана-Больцмана:
- •2. Закон Вина:
- •18. Фотоэффект, красная граница, работа выхода электрона из металла, задерживающее напряжение. Квантовый механизм фотоэффекта, уравнение Эйнштейна.
- •19. Эффект Комптона, его квантовый механизм.
- •20. Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Фотоны. Взаимосвязь волновых и корпускулярных характеристик фотонов. Связь между корпускулярной и волновой картинами.
- •21. Волна де Бройля. Дифракция электронов. Статистический смысл волн де Бройля. Электронный микроскоп как пример практического использования электронных волн.
- •22. Соотношения неопределенностей как выражение корпускулярно-волнового дуализма и границ применения классической физики.
- •23. Состояние и уравнение движения квантовой частицы. Волновая функция, ее статистический смысл. Уравнение Шредингера.
- •24. Примеры применения уравнения Шредингера: частица в бесконечно глубокой потенциальной яме; гармонический осциллятор.
- •25. Развитие представлений о строении атома. Модель атома Резерфорда, ее недостатки.
- •26. Спектры испускания и поглощения атомов как источник информации об их строении и свойствах. Спектр атома водорода. Формула Бальмера.
- •27. Модель атома Бора, ее недостатки. Постулаты Бора. Энергетические уровни атома водорода и его спектр по модели Резерфорда – Бора.
- •28. Волновая модель атома водорода. Квантовые числа, их проявления в опыте. Периодическая таблица элементов Менделеева как отражение квантовых состояний электронов.
- •29. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазер.
- •30. Ядро атома: состав, размеры, плотность. Энергия связи ядра атома, удельная энергия связи.
- •31. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Виды радиоактивного распада. Экологические аспекты радиоактивности.
- •32. Ядерная реакция. Законы сохранения. Энергетический эффект. Реакция деления тяжелых ядер, термоядерная реакция, их применение в энергетике, экологические аспекты.
23. Состояние и уравнение движения квантовой частицы. Волновая функция, ее статистический смысл. Уравнение Шредингера.
Классическая частица: м.т., состояние - траектория.
Уравнение движения: II закон Ньютона .
М икрочастица: волна + частица; Δx + Δpx ≥ h – нет классической траектории, волновое «облако».
Уравнение движения: УШ + граничные условия→Ψ
Состояние квантового объекта полностью описывается волновой функцией . Сама волновая функция не сопоставима ни с какой измеряемой в опыте физической величиной.
Физический смысл имеет квадрат модуля волновой функции , определяющий вероятность обнаружения микрочастицы в точке с координатами x,y,z в момент времени t. Это значит, что прямо пропорциональна потоку частиц N, который может быть измерен, например, счетчиком: N ~ .
Вероятность ~ ~
Плотность вероятности: ~ΔN.
Волновая функция конечная, однородная и непрерывная.
Уравнение движения (Уравнение Шредингера):
- Одномерное стационарное движение.
, U-потенциальная энергия частицы (энергия взаимодействия); Е- полная энергия; m – масса частицы.
Если известна U=U(x) и граничные условия (аналог начальных условий) - на границах области движения.
24. Примеры применения уравнения Шредингера: частица в бесконечно глубокой потенциальной яме; гармонический осциллятор.
Частица в бесконечно глубокой потенциальной яме:
0 ≤ х ≤ а:
Граничные условия: Ψ(0)=0, Ψ(а)=0
Гармонические колебания
- спектр собственных энергий частицы, уровни энергии.
Энергия частицы квантуется.
-собственные функции
; -собств. функции
Классическая частица в такой потенциальной яме может иметь любую энергию и, двигаясь равномерно от одной стенки к другой с равной вероятностью может быть поймана в любом месте ямы.
У квантовой частицы энергия имеет линейчатый спектр и вероятность поймать ее в данной области ямы для разных состояний различна.
.
Гармонический осциллятор: (пружинный маятник)
У Ш→
, n - квантовое число (n = 0,1,2,…)
Энергия такого осциллятора квантуется.
Примером квантовых осцилляторов может служить колебание атомов в узлах кристаллической решетки. Согласно классическим представлениям Т~<ε> - средняя энергия теплового движения.
Квантовый осциллятор: - энергия «нулевых» колебаний.
Движение никогда не прекращается. Это проявляется в опыте.
25. Развитие представлений о строении атома. Модель атома Резерфорда, ее недостатки.
(1903 г.) Модель атома Томсона («булка с изюмом»).
Опыт Резерфорда по рассеянию α-частиц:
Некоторые α-частицы рассеиваются на угол около 180°
α = 2Не2
Модель атома Резерфорда:
А том - ажурная структура, в центре которой положительное ядро, содержащее в себе практически всю массу. Вокруг ядра вращается электрон.
Недостатки:
1. Устойчивость атомов:
Согласно классическим представлениям, вращающийся электрон испускает электромагнитные волны, теряет энергию и за время очень малое должен упасть на ядро.
2. Излучая энергию, вращающийся электрон изменяет частоту вращения, а частота вращения задает частоту излучения. Изменение частоты должно происходить плавно и спектр излучения должен быть сплошным, что противоречит опыту.
Опыт показывает, что атомы испускают линейчатый спектр, т.е. излучают энергию только на отдельных длинах волн, причем у каждого атома свой спектр, что позволяет определять химический состав вещества с помощью спектрального анализа.