11. Элементы квантовой механики и атомной физики

Волновые свойства материи. Формула де Бройля. Опытное обосно­вание корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Границы приме­нимости классической механики. Соотношение неопределенностей как отра­жение корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Волновая фун­кция и её статистический смысл. Ограниченность механического детерми­низма. Принцип причинности в квантовой механике. Стационарные состоя­ния системы. Уравнение Шредингера для стационарных состояний кванто­вой системы. Частица в одномерной прямоугольной "Потенциальной яме". Туннельный эффект.

Квантование энергии, момента импульса частицы. Принцип соответствия Бора. Влияние формы "потенциальной ямы" на квантование энергии частицы: линейный гармонический осциллятор, атом водорода. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа.

Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое число. Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по сос­тояниям. (Физические основы периодической системы элементов).

Понятие об энергетических уровнях молекул. Спектры атомов и молекул. Комбинационное рассеяние света. Понятие о парамагнитном резо­нансе. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучения. Физические ос­новы работы лазера.

12. Элементы квантовой статистики и физики твердого тела

Общие представления о квантовых статистиках. Основные поня­тия: фазовое пространство, элементарная ячейка, плотность состояний. Понятие о квантовой статистике Бозе – Эйнштейна. Фотонный и фононный газы. Понятие о квазичастицах. Распределение фотонов по энергиям. Теплоемкость кристаллической решетки. Сверхтекучесть.

Понятие о квантовой статистике Ферми-Дирака. Распределение электронов проводимости в металле по энергиям при абсолютном нуле температуры. Энергия Ферми. Влияние температуры на распределение электронов. Внутренняя энергия и теплоемкость электронного газа в металлах. Электропроводность металлов. Сверхпроводимость. Магнитные свойства сверхпроводников.

Элементы зонной теории: энергетические зоны, распределение электронов по зонам, валентная зона и зона проводимости. Металлы, диэлектрики, полупроводники в зонной теории.

Полупроводниковые материалы. Собственная проводимость полупроводников, ее зависимость от температуры. Примесная проводимость полупроводников. Электронный и дырочный полупроводники. Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n переход) и его вольтамперная характеристика. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. Люминесценция твердых тел.

13. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц

Характеристики атомного ядра: заряд, зарядовое число, размер, масса, массовое число, плотность ядерного вещества, момент импульса и магнитный момент. Состав ядра. Нуклоны. Взаимодействие нуклонов, понятие о свойствах и природе ядерных сил. Модели ядра. Дефект массы и энергия связи ядра. Удельная энергия связи и ее зависимость от массового числа.

Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Правило смещения. Закономерности и происхождение альфа–, бета– и гамма– излучений атомных ядер. Человек и радиация.

Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра. Цепная реакция деления. Принцип действия ядерного реактора. Понятие о ядерной энергетике. Реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемой термоядерной реакции (УТР). Проблема охраны окружающей среды.

Элементарные частицы. Классификация и свойства элементарных частиц. Типы фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Понятие об основных проблемах современной физики и астрофизики.