- •1. Развитие представлений о природе света.
- •2. Понятие о когерентности электромагнитных волн.
- •3. Интерференция света. Условие интерферентности волн.
- •4. Методы наблюдения интерференции света. Метод Юнга.
- •6. Расчет интерференциоии от 2-х источников света
- •5. Методы наблюдения интерференции света. Зеркала Френеля.
- •7. Интерференция в тонких пленках.
- •8. Ннтерференционные приборы и их применение.
- •9. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •10. Метод зон Френеля.
- •11. Явление дифракции. Дифракция Френеля на круглом отверстии.
- •Дифракция френеля на к руглых отверстиях
- •12. Явление дифракции. Дифракция Френеля на непрозрачном диске.
- •14. Дифракционная решетка. Главные и дополнительные максимумы и минимумы.
- •15. Расчет формулы дифракционной решетки
- •16. Применение дифракционной решетки. Разрешающая способность.
- •Применение явлений д-ии света
- •17. Дифракция рентгеновских лучей.
- •18 .Основы голограмм.
- •19. Дисперсия света.
- •33. Квантовая теория Планка. Формула Планка.
- •20. Электронная теория дисперсии света.
- •21. Поглощение света. Закон Бугера.
- •В прозрачных изотропных средах и в кристаллах куб. Системы может возникать двойной луч преломления под влиянием внеш. Воздейс–й, в частности это происходит при мех. Дифор. Тв. Тел.
- •27. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •28. Тепловое излучение и его характеристики.
- •29. Закон Кирхгофа для равновесного излучения.
- •30 Абсолютно черное тело. Закон Стефана-Больцмана.
- •31. Абсолютно черное тело. Закон смещения Вина.
- •32. Абсолютно черное тело. Формула Релея-Джинса.
- •34. Внешний фотоэффект и его законы.
- •35. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
- •36. Модель атома Резерфорда и ее недостатки.
- •37. Закономерности в спектре излучения атома водорода.
- •39. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества.
- •44. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
- •40. Волны де Бройля и их свойства.
- •41. Соотношение неопределенности Гейзенберга.
- •42. Волновая функция и её статический смысл.
- •43. Общее уравнение Шредингера нерелятивистской квантовой механики
- •45. Прохождение частицы через потенциальный барьер.
- •46. Решение уравнения Шредингера для водородоподобных атомов
- •47. Квантовые числа, их физический смысл.
- •49. Спин электрон. Спиновое квантовое число.
- •48. Пространственное распределение электрона в атоме водорода.
- •50. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям.
- •55. Спонтанное и вынужденное излучение фотонов.
- •51. Периодическая система Менделеева.
- •52. Рентгеновские спектры. Природа сплошного и характеристического рентгеновских спектров.
- •53. Физическая природа химической связи в молекулах. Понятие об энергетических уровнях.
- •54. Колебательные и вращательные спектры молекул.
- •56. Принцип работы квантового генератора.
- •57. Твердотельные и газоразрядные лазеры. Их применение.
- •58. Фононы. Теплоемкость кристаллической решетки.
- •59. Элементы зонной теории в кристаллах.
- •60. Энергетические зоны в кристаллах. Валентная и зона проводимости.
- •62. Понятие о квантовой статистике Ферми-Дирака. Уровень Ферми.
- •1. Развитие представлений о природе света.
54. Колебательные и вращательные спектры молекул.
Строение молекул и свойства их энергетических уровней проявляются в молекулярных спектрах — спектрах излучения (поглощения), возникающих при квантовых переходах между уровнями энергии молекул. Спектр излучения молекулы определяется структурой ее энергетических уровней и соответствующими правилами отбора (так, например, изменение квантовых чисел, соответствующих как колебательному, так и вращательному движению, должно быть равно ±1). Итак, при разных типах переходов между уровнями возникают различные типы молекулярных спектров. Частоты спектральных линий, испускаемых молекулами, могут соответствовать переходам с одного электронного уровня на другой (электронные спектры) или с одного колебательного (вращательного) уровня на другой (колебательные (вращательные) спектры). Кроме того, возможны и переходы с одними значениями Eкол и Eвращ на уровни, имеющие другие значения всех трех компонентов, в результате чего возникают электронно-колебательные и колебательно-вращательные спектры. Поэтому спектр молекул довольно сложный. Колебательными и вращательными спектрами обладают только многоатомные молекулы, а двухатомные их не имеют. Это объясняется тем, что двухатомные молекулы не имеют дипольных моментов (при колебательных и вращательных переходах отсутствует изменение дипольного момента, что является необходимым условием отличия от нуля вероятности перехода).
56. Принцип работы квантового генератора.
Лазер обязательно имеет три основных компонента: 1) активную среду, в которой создаются состояния с инверсией населенностей; 2) систему накачки (устройство для создания инверсии в активной среде); 3) оптический резонатор (устройство, выделяющее в пространство избирательное направление пучка фотонов и формирующее выходящий световой пучок).
57. Твердотельные и газоразрядные лазеры. Их применение.
Одна из особенностей газов состоит в многообразии различных физических процессов, приводящих к образованию инверсии населенностей. Такими процессами являются неупругие соударения атомов разного "сорта", диссоциации молекул при соударении их в электрическом разряде, возбуждение атомов электронным ударом, светом и т.д.Чаще всего инверсия населенностей создается в процессе электрического разряда. Эти лазеры называются газоразрядными. В них инверсия населенностей уровней создается за счет возбуждения атомов или молекул газа при их соударении со свободными быстрыми электронами, образующимися в электрическом разряде.Давление в газоразрядных лазерах выбирается в пределах от сотых долей до нескольких мм рт.ст. При меньших давлениях электроны, ускоренные электрическим полем, очень редко сталкиваются с атомами. При этом ионизация и возбуждение атомов происходят недостаточно интенсивно.При больших давлениях эти столкновения становятся, наоборот, слишком частыми. Из-за этого электроны не успевают достаточно ускориться в электрическом поле и приобрести энергию, необходимую для ионизации и возбуждения атомов, т.е. столкновения становятся мало эффективными. Различают три типа газоразрядных лазеров: лазеры на нейтральных атомах, ионные лазеры и молекулярные лазеры. Они отличаются друг от друга как механизмом образования инверсии населенностей, так и диапазонами генерируемых волн λ. Различие в диапазонах обусловлено различиями в энергетическом спектре нейтральных атомов, ионов и молекул. Наряду с достоинствами газ как рабочая среда для лазера обладает и недостатком: плотность газа значительно ниже плотности твердых тел, и поэтому в единице объема газа нельзя получить такое большое количество возбужденных атомов, излучающих свет, как в твердом теле. В результате этого даже большие размеры газовых лазеров пока не дают возможности получить те высокие импульсные мощности, которые дают лазеры на твердом теле. Твердотельный лазер — лазер, в котором в качестве активной среды используется вещество, находящееся в твёрдом сотоянии (в отличие от газов в газовых лазерах и жидкостей в лазерах на красителях). Существует большое количество твердотельных лазеров, как импульсных, так и непрерывных. Наибольшее распространение среди импульсных получили лазер на рубине и неодимовом стекле (стекле с примесью Nd). Неодимовый лазер работает на длине волны l = 1,06 мкм. Лазер на рубине, наряду с лазером на неодимовом стекле, являются наиболее мощными импульсными лазерами. Полная энергия импульса генерации достигает сотен дж при длительности импульса 10-3 сек. Оказалось также возможным реализовать режим генерации импульсов с большой частотой повторения (до нескольких кгц). Примером твердотельных лазеров непрерывного действия являются лазеры на флюорите кальция CaF2 с примесью диспрозия Dy и Л. на иттриево-алюминиевом гранате Y3Al5O12 с примесями различных редкоземельных атомов. Большинство таких лазеров работает в области длин волн l от 1 до 3 мкм. Если не принимать специальных мер, то спектр генерации твердотельных Л. сравнительно широк, т.к. обычно реализуется многомодовой режим генерации. Твердотельные лазеры на люминесцирующих твёрдых средах (диэлектрические кристаллы и стёкла). В качестве активаторов обычно используются ионы редкоземельных элементов или ионы группы железа Fe. Накачка оптическая и от полупроводниковых лазеров, осуществляется по трёх- или четырехуровневой схеме. Современные твердотельные лазеры способны работать в импульсном, непрерывным и квазинепрерывном режимах. Применение лазеров для обработки, резания и микросварки твердых материалов оказывается экономически более выгодным (например, пробивание калиброванных отверстий в алмазе лазерным лучом сократило время с 24 ч до 6—8 мин). Лазеры применяются для скоростного и точного обнаружения дефектов в изделиях, для тончайших операций (например, луч CO2-лазера в качестве бескровного хирургического ножа), для исследования механизма химических реакций и влияния на их ход, для получения сверхчистых веществ. Широко применяется лазерное разделение изотопов, например такого важного в энергетическом отношении элемента, как уран. Получение и исследование высокотемпературной плазмы. Эта область их применения связана с развитием нового направления — лазерного управляемого термоядерного синтеза. Лазеры широко применяются в измерительной технике. Лазерные интерферометры (в них источником света служит лазер) используются для сверхточных дистанционных измерений линейных перемещений, коэффициентов преломления среды, давления, температуры.. Сила лазера «прощупала» поверхность Луны и помогла советским ученым скорректировать ее карту. Интересное применение лазеры нашли в голографии (см. § 184). Для создания систем голографической памяти с высокой степенью считывания и большой емкостью необходимы газовые лазеры видимого диапазона еще более высокой монохроматичности и направленности излучения. Применения лазеров в настоящее время столь обширны, что даже их перечисление в объеме настоящего курса просто невозможно.