Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно технических специальностей по курсу «Общая физика»

2. Квантовое состояние Задание состояния микрочастиц; волновая функция; ее статис­тический смысл. Суперпозиция состояний в квантовой теории. Амплитуда вероятностей. Объяснение поведения макрочастицы в интерферометре. Объяснение дифракции нейтронов на кристалле. Вероятность в квантовой теории. 3. Уравнение Шредингера Временное уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера; стационарное состояние. Частицы в одномерном и трехмерном ящиках. Частица в одномерной прямоугольной яме. Прохождение частицы над и под барьером. Гармонический осциллятор. 4. Атом Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение электрона в атоме водорода. Ширина уровней. Структура электронных уровней в сложных атомах. Типы связи электронов в атомах. Принцип Паули. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. 5. Молекула Молекула водорода. Обменное взаимодействие. Физическая природа химической связи. Ионная и ковалентная связи. Электронные термы двухатомной молекулы. Колебания и вращения двухатомной молекулы. Колебательная и вращательная структура термов. Колебания многоатомных молекул. Молекулярные спектры. 6. Атомное ядро Строение атомных ядер. Феноменологические модели ядра. Ядерные реакции. Механизмы ядерных реакций. Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакция ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Проблема источников энергии. Термоядерные реакции. Энергия звезд. Управляемый термоядерный синтез. 7. Элементы квантовой электроники Коэффициенты Эйнштейна для индуцированных переходов в двухуровневой системе. Принцип работы квантового генератора. Твердотельные и газоразрядные лазеры. Радиоспектроскопия. Первый мазер. Метод трех уровней. Открытый резонатор. Первые лазеры. 8.Элементы квантовой статистики Статистическое описание квантовой системы, различие между квантовомеханической и статистической вероятностями. Теорема Нернста и ее следствия. Симметрия волновой функции многих одинаковых частиц. Квантовые идеальные газы; распределения Бозе и Ферми. 9. Конденсированное состояние Строение кристаллов. Исследование кристаллических структур методами рентгено-, электроно-, нейтронографии. Точечные дефекты в кристаллах: вакансии, примеси внедрения, примеси замещения. Краевые и винтовые дислокации. Дислокация и пластичность. Акустические и оптические колебания кристаллической решетки. Экспериментальное исследование колебательного спектра: звук, поглощение инфракрасного излучения в ионных кристаллах, комбинационное рассеяние, неупругое рассеяние нейтронов. Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах. Решеточная теплопроводность. О квазиимпульсе фонона. Процессы переброса. Размерный эффект в теплопроводности кристаллов. Эффект Мессбауэра и его применение. Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный ферми-газ в металле. Носители тока как квазичастицы. Электронная теплоемкость. Элементы зонной теории кристаллов. Зонная структура энергетического спектра электронов. Уровень Ферми. Поверхность Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон; металлы, диэлектрики, полупроводники. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники. Явление сверхпроводимости. Термодинамика сверхпроводников. Куперовское спаривание как необходимое условие сверхпроводимости. Кулоновское отталкивание и фононное притяжение. Поверхностная энергия на границе между нормальной и сверхпроводящей фазами. Сверхпроводники первого и второго рода. Роль примесей. Высокотемпературная сверхпроводимость. Захват и квантование магнитного потока. Туннельный контакт. Эффект Джозефсона и его применение. Магнетики. Пара-, диа-, ферро- и антиферромагнетики. Теория ферромагнетизма. Обменное происхождение молекулярного поля. Доменная структура. Техническая кривая намагничивания. Теория молекулярного поля антиферромагнетиков. Ферриты. 10. Жидкие кристаллы Типы жидких кристаллов: нематики, холестерики, смектики. При­меры жидких кристаллов. Фазовые диаграммы. Упругие свойства нематиков. Поведение в электрическом и магнитном полях. 11. Вещество в экстремальных условиях Вещество при сверхвысоких температурах и сверхвысоких плот­ностях. Металлический водород. Уравнение состояния вещества при больших плотностях. Карликовые белые звезды. Нейтронное состоя­ние вещества. Пульсары. Вещество в сверхсильных электромагнит­ных полях. Квантовая физика Пояснения к рабочей программе Изучение этого раздела следует начать с элементов квантовой механики и рассмотреть такие вопросы, как корпускулярно-волновой дуализм материи, гипотезу де Бройля, уяснить, что движение любой частицы, согласно этой гипотезе, всегда сопровождается вол­новым процессом. Исходя из соотношений неопределенностей Гейзенберга, определить границы применимости классической механи­ки и понять, что из этих соотношений вытекает необходимость описания состояния микрочастиц с помощью волновой функции, обратить внимание на ее статистический смысл. Целесообразно рассмотреть применение уравнения Шредингера к стационарным состояниям (прямоугольная потенциальная яма бесконечной глуби­ны), следует знать правила квантования энергии, орбитального момента импульса в атоме водорода и выяснить смысл трех квантовых чисел. При изучении темы «Периодическая система элемен­тов» необходимо обратить внимание на физический смысл спино­вого числа и принцип запрета Паули, на основе которого рассмот­реть распределение электронов в атоме по состояниям. Переходя к изучению элементов физики атомного ядра и элемен­тарных частиц, студент должен хорошо представлять себе состав атомного ядра и его характеристики: массу, линейные размеры, мо­мент импульса, магнитный момент ядра, дефект массы ядра, энер­гию и удельную энергию связи ядра. Рассматривая состав ядра и взаимодействие нуклонов в ядре, нужно знать свойства ядерных сил и обратить внимание на их обменную природу. В процессе изучения радиоактивного распада ядер важно понять дискретный характер энергетического спектра α-частиц и γ-излучения, свидетельствующий о квантовании энергии ядер; понять зако­номерности β-распада, связанного с законами сохранения энергии и момента импульса. Изучая тему «Ядерные реакции», важно понять, что во всех ядер­ных реакциях выполняются законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда, числа нуклонов. Особое внимание уделите реакциям синтеза легких и делению тяжелых ядер, вопросам ядерной энергетики и проблемам управления тер­моядерными реакциями. При изучении темы «Элементы физики твердого тела» основное внимание должно быть уделено элементам теории кристаллической решетки, элементам зонной теории твердых тел, полупроводникам, проводникам (металлам). Рассматривая эти вопросы, существенно понять характер теплового движения в твердых телах, дебаевскую теорию теплоемкости, распределение электронов по энергиям при Т=0 и Т>0, иметь качественное представление о сверхпроводимо­сти, выяснить различие между металлами, диэлектриками и полу­проводниками, рассмотреть собственную и примесную проводимо­сти полупроводников и вольт-амперную характеристику р -n-пе­рехода. Контрольная работа № 6 представлена набором задач, вклю­чающих следующие вопросы: определение длины волны де Бройля движущихся частиц, соотношения неопределенностей Гейзенберга, применение уравнения Шредингера для частицы, находящейся в од­номерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками, рент­геновское излучение и закон Мозли, закон радиоактивного распа­да, определение дефекта массы, энергии связи и удельной энергии связи ядра, энергии ядерных реакций. В эту контрольную работу включены также задачи по теме «Элементы физики твердого тела», в которых определяются параметры объемно-центрированных и гранецентрированных кубических решеток, удельная и молярная теп­лоемкости при постоянном объеме по теории Дебая при Т<<θD, примесная электропроводность некоторых полупроводников. Основные формулы Длина волны де Бройля где h-постоянная Планка; р- им­пульс частицы. Соотношение неопределенностей Гейзенберга: для координаты и импульса где Δх - неопределенность координа­ты частицы; Δрх - неопределенность проекции импульса частицы на соответствующую координатную ось; для энергии и времени где ΔЕ - неопределенность энергии частицы в некотором состоянии; Δt — время нахождения частицы в этом состоянии. Плотность вероятности нахождения частицы в соответствующем месте про­странства где Ψ -волновая функция частицы. Волновая функция, описывающая со­стояние частицы в бесконечно глубо­кой одномерной потенциальной яме где l -ширина ямы; х-координата частицы в яме (0l); n-кванто­вое число (n=1,2,3, ...). Энергия частицы в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме Где m- масса частицы Сериальные формулы спектра водородоподобных атомов где λ- длина волны спектральной линии; R-постоянная Ридберга; Z-порядковый номер элемента; n=1,2,3…., k=n+1 n+2, … Спектральные линии характеристического рентгеновского излучения где а-постоянная экранирования. Дефект массы ядра где тр - масса протона; тn - масса нейтрона; mn -масса атома ; mа и mя - масса атома и его ядра . Z и А — зарядовое и массовое числа. Энергия связи ядра где с- скорость света в вакууме. Удельная энергия связи Закон радиоактивного распада где No-начальное число радиоактив­ных ядер в момент времени t=0; N-число нераспавшихся радиоактивных ядер в момент времени t; — по­стоянная радиоактивного распада Активность радиоактивного вещества Закон поглощения гамма-излучения веществом где I0 - интенсивность гамма-излуче­ния на входе в поглощающий слой вещества; I-интенсивность гамма-излучения после прохождения погло­щающего слоя вещества толщиной х; μ-линейный коэффициент погло­щения. Энергия ядерной реакции где m1 и т2 — массы покоя частиц, вступающих в реакцию; -сум­ма масс покоя частиц, образовавших­ся в результате реакции. Пороговая кинетическая энергия нале­тающей частицы, вызывающей ядерную реакцию где m1 -масса покоя налетающей час­тицы; т2- масса покоящейся частицы. Среднее число фононов с энергией е, в кристалле где к - постоянная Больцмана; T-термодинамическая температура. Молярная изохорная теплоемкость кри­сталлической решетки: при температуре ТD при температуре T где R-молярная газовая постоянная; Т - термодинамическая температура кристалла; — характеристическая температура Дебая. Среднее число свободных электронов с энергией Ei в металле где ЕF— энергия Ферми. Примесная электропроводность полу­проводников где е — элементарный заряд; n- и п+ — концентрация электронов и дырок; b- и b+ - подвижность электронов и дырок.

Похожие:

	Методические указания и контрольные задания для студентов заочников... Публикуется по решению учебно – методического совета кчгта, протокол № от		Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания предназначены для студентов-заочников экономических специальностей сельско­хозяйственных высших учебных заведений,...
	Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа		Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа
	Российской Федерации Омский государственный технический университет Контрольные задания по немецкому языку для студентов – заочников технических специальностей		Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... ...
	Методические указания и контрольные задания для студентов первого... Английский язык: Методические указания и контрольные задания для студентов первого		Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
	Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 240801. 65 Методические указания по курсу «Безопасность жизнедеятельности» разработаны в соответствии с рекомендациями Минобразования России...		Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников...
	Методические указания и контрольные задания по немецкому языку для... Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Авиационный...		Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине "Грузоподъемные механизмы и транспортные средства"...
	Методические указания для выполнения контрольных заданий для студентов... Методические указания предназначены для студентов I курса фдо инженерных специальностей. В методических указаниях содержатся контрольные...		Методические рекомендации к выполнению домашних письменных работ Методические указания предназначены для организации семинарских занятий по курсу «Психология делового общения» для факультетов технических...
	Методические рекомендации к выполнению домашних письменных работ Методические указания предназначены для организации семинарских занятий по курсу «Психология делового общения» для факультетов технических...		Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов всех специальностей Культурология: рабочая программа, метод указания и контр задания для студентов всех специальностей идо / Сост. Т. А. Чухно, Н. А....