Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.affp.mics.msu.su/prog/program_af.doc Дата изменения: Wed Sep 11 00:56:21 2013 Дата индексирования: Sat Apr 9 22:50:27 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: закон вина

П Р О Г Р А М М А
курса "Атомная физика"

1. Микромир. Масштабы. Константы. Невозможность описания явлений в
микромире в рамках классической теории.
2. Волны и кванты.
Равновесное электромагнитное излучение в полости. Законы Релея - Джинса и
Вина. Гипотеза Планка. Кванты излучения. Формула Планка. Закон Стефана-
Больцмана и закон смещения Вина. Фотоэффект. Опыты Герца и Столетова. Закон
Эйнштейна. Рассеяние электромагнитного излучения на свободных зарядах.
Эффект Комптона. Тормозное рентгеновское излучение. Квантовый предел.
Дифракция волн. Опыт Тэйлора.
3. Частицы и волны.
Гипотеза де-Бройля. Волновые свойства частиц. Опыты Девиссона-Джермера и
Томсона. Волны де-Бройля. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорость волн
де-Бройля. Соотношения неопределенностей.
4. Атом водорода по Бору.
Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома и
проблема устойчивости атомов. Сериальные закономерности в спектре атома
водорода. Комбинационный принцип. Квантование момента импульса. Постулаты
Бора. Принцип соответствия. Экспериментальное доказательство дискретной
структуры атомных уровней. Опыты Франка и Герца. Изотопический сдвиг
атомных уровней, ( - атомы, позитроний. Водородоподобные ионы.
Релятивистское обобщение модели Бора. Постоянная тонкой структуры.
Критический заряд Z = 137.
5. Основы квантовой механики.
Квантовая система, ее состояние, измеряемые параметры. Волновая функция,
ее свойства. Уравнение Шредингера. Стационарные и нестационарные состояния.
Плотность вероятности и плотность потока вероятности. Операторы физических
величин. Собственные значения и собственные функции операторов. Среднее
значение и дисперсия физической величины. Гамильтониан. Определение
энергетического спектра системы как задача на собственные значения
оператора Гамильтона. Дискретный спектр и континуум. Одномерные задачи:
свободное движение частицы; прямоугольная потенциальная яма; гармонический
осциллятор. Туннельный эффект: ( - распад атомных ядер, автоэлектронная
эмиссия. Туннельный микроскоп. Квазистационарное состояние. Ширина уровня и
время распада. Электрон в периодическом потенциале. Понятие об
энергетических зонах. Предельный переход к классической механике и оптике.
Основы квантовомеханической теории возмущений. Тождественность микрочастиц.
Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Системы ферми- и бозе-частиц.
6. Одноэлектронный атом.
Уравнение Шредингера с центрально-симметричным потенциалом. Разделение
переменных. Операторы L2, Lz, их собственные значения и функции. Радиальное
уравнение. Уровни энергии. Квантовые числа. Атом водорода. Уровни энергии и
волновые функции стационарных состояний. Их свойства. Вырождение уровней по
орбитальному моменту. Орбитальный механический и магнитный моменты
электрона. Магнетон Бора. Экспериментальное определение магнитных моментов.
Опыт Штерна и Герлаха. Гипотеза Уленбека и Гаудсмита. Спин электрона.
Собственный магнитный момент электрона. Спиновое гиромагнитное отношение.
Понятие о правилах сложения невзаимодействующих моментов количества
движения. Спин-орбитальное взаимодействие. Тонкая структура спектра атома
водорода. Формула тонкой структуры (Дирака).
7. Многоэлектронные атомы.
Общие принципы описания многоэлектронного атома. Представление о
распределении объемного заряда и электростатического потенциала в атоме.
Одноэлектронное состояние. Заполнение атомных состояний электронами.
Атомные оболочки и подоболочки. Электронная конфигурация. Иерархия
взаимодействий в многоэлектронном атоме. Приближение LS и jj-связей. Терм.
Тонкая структура терма. Правило интервалов Ланде. Спин и магнитный момент
нуклонов и ядра. Сверхтонкая структура атомных спектров. Изотопические
эффекты в атомах. Атомы щелочных металлов. Атом гелия. Симметрия волновой
функции относительно перестановки электронов. Синглетные и триплетные
состояния. Обменное взаимодействие. Основное состояние атома гелия. Понятие
об автоионизации. Периодическая система элементов. Правило Хунда. Основные
термы атомов.
8. Взаимодействие квантовой системы с излучением.
Квантовая система в поле электромагнитной волны. Дипольное приближение.
Вероятность перехода. Матричный элемент оператора дипольного момента.
Понятие о правилах отбора. Разрешенные и запрещенные переходы. Спектральные
серии (атомы водорода, гелия, щелочных металлов). Общие представления об
электромагнитных переходах в многоэлектронном атоме. Правило Лапорта.
Представление о квантовом электромагнитном поле. Электромагнитный вакуум.
Фотоны. Спонтанные переходы. Естественная ширина спектральной линии.
Лэмбовский сдвиг. Опыт Лэмба и Ризерфорда.
9. Рентгеновские спектры.
Переходы внутренних электронов в атомах. Характеристическое рентгеновское
излучение. Закон Мозли. Эффект Оже.
10. Атом в поле внешних сил.
Атом в магнитном поле. Слабое и сильное поле. Фактор Ланде. Эффекты
Зеемана и Пашена - Бака. Опыт Штерна и Герлаха. Электронный парамагнитный
резонанс (ЭПР).
11. Молекула.
Адиабатическое приближение. Молекулярный ион водорода. Молекула водорода.
Теория Гайтлера-Лондона. Спаривание электронов. Термы двухатомной молекулы.
Химическая связь. Ковалентная и ионная связи. Валентность. Насыщение
химических связей. Молекулярная орбиталь. Гибридизация орбиталей. Элементы
стереохимии. Общие представления о колебательном и вращательном движении
ядер в молекулах. Спектры двухатомных молекул. Электронно - колебательный -
вращательный переход. Правила отбора для электромагнитных переходов в
двухатомных молекулах. Принцип Франка - Кондона. Некоторые сведения о
систематике состояний двухатомной молекулы.

Основная литература.
1. Шпольский Э.В. Атомная физика, т.1,2. М.: Наука, 1974
2. Матвеев А.Н. Атомная физика, М.: Высшая школа, 1989
3. Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику, М.: Наука, 1988
4. Вихман Э., Квантовая физика, М.: Наука, 1974
5. Сивухин Д.В. Курс общей физики, т.5, ч.1, М.: Наука, 1988

Дополнительная литература.
1. Борн М. Атомная физика, М.: Мир, 1965
2. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике, т.3,8,9 М.: Мир, 1967
3. Бом Д. Квантовая теория, М.: Наука, 1965
4. Фано У., Фано Л. Физика атомов и молекул, М.: Наука, 1980
5. Флюгге З. Задачи по квантовой механике, т.1,2. М.: Мир, 1974
6. Милантьев В.П., Атомная физика, М.: Из-во Университета дружбы народов,
1999