Презентация «Атомная физика. Элементы ядерной физики.»
Смотреть слайды в полном размере 
Вы можете ознакомиться с презентацией онлайн, просмотреть текст и слайды к ней, а также, в случае, если она вам подходит - скачать файл для редактирования или печати. Документ содержит 258 слайдов и доступен в формате ppt. Размер файла: 11.40 MB
Pic.1
Семестр 5 – Атомная физика. Элементы ядерной физики.
Pic.2
Cодержание (1) Лекция Cлайд 1 6 2 23 3 38 4 50 5 61 6 73 7 74 8 93 9 101 10 113
Pic.3
Cодержание (2) Лекция Cлайд 11 133 12 144 13 147 14 152 15 165 16 206 Литература: 1 4 2 5
Pic.4
Основная литература: 1. И. В. Савельев. Курс общей физики, т. 5 - М: Наука. Физматлит, 1998. 2. И. Е. Иродов. Квантовая физика - М: Лаборатория базовых знаний, 2001. 3. А. Н. Матвеев. Атомная физика …
Pic.5
Дополнительная литература: Л. Л. Гольдин, Г. Н. Новикова. Введение в атомную физику. М: Наука, 1988 2. Э. А. Нерсесов. Основные законы атомной и ядерной физики – М: Высшая школа, 1988 3. О. А. …
Pic.6
Лекция 1(1) 1. Тепловое излучение. 2. Люминесцентное излучение. 3. Равновесное тепловое излучение. 4. Абсолютно черное тело. 5. Испускательная и поглощательная способности тела: r(T), a(T). …
Pic.7
![Лекция 1(2) [R]=Вт/м2 - энергетическая светимость; [rT)]=Вт/м2; [rT)]=Дж/м3. 7. Закон Кирхгофа](/documents_5/dfd32ed504a33064aca4d8d73ea67b30/img6.jpg)
Лекция 1(2) [R]=Вт/м2 - энергетическая светимость; [rT)]=Вт/м2; [rT)]=Дж/м3. 7. Закон Кирхгофа (1859 г. ). rT)/aT)=fT); fT)= r*T)=dRT)/d …
Pic.8
Лекция 1(3) 10. Закон смещения Вина (1896 г. )*. mT=b (b=2,98*10-3 мК). 11. Стоячие электромагнитные волны в замкнутой полости. 12. Закон Рэлея (1900 г. ) – Джинса (1905 г. ). u(T)=kT2/(2c3); …
Pic.9
Температурное равновесие излучения и поверхности
Pic.10
Установление температурного равновесия
Pic.11
Равновесие теплового излучения
Pic.12
Исследование излучения абсолютно черного тела
Pic.13
Энергетическая светимость абсолютно- чёрного тела
Pic.14
Установление равновесия объёмной плотности энергии
Pic.15
Излучение элементарной части площади
Pic.16
Конфигурация объёмного резонатора
Pic.17
Pic.18
Pic.19
Pic.20
Зависимость энергетической светимости абсолютно-черного тела
Pic.21
Pic.22
Энергетическая светимость и спектральная плотность излучения согласно распределения Планка
Pic.23
Pic.24
Лекция 2 (2) 4. Эффект Комптона (1923 г. )*. а) θ≠0 → IP, IM (P – несмещённая, М – смещённая компоненты); б) θ ↑ → IM ↓; в) θ=const → ∆λ(mc)=λ’-λ=λC(1-cosθ)= =const; λC= h/(mc) ; д) θ=0 → ∆λ=0; г) θ …
Pic.25
Тормозное рентгеновское излучение.
Pic.26
Pic.27
Фото-эффект (1)
Pic.28
Фотоэффект (1)
Pic.29
Pic.30
Опыт Милликена
Pic.31
Р-n - переход
Pic.32
Опыт Боте
Pic.33
Pic.34
Рассеяние фотона свободным электроном
Pic.35
Pic.36
Pic.37
Pic.38
Лекция 3 1. Атомные спектры - Бальмер (1885 г. ). 2. Атом Томсона (1903 г. ). 3. Планетарная модель атома: Нагаока (1904 г. ), Резерфорд (1911-1913 г. г. ). 4. Постулаты Бора. 5. Атом Бора (1913 г. …
Pic.39
Модель атома Томсона (1)
Pic.40
Модель атома Томсона (2)
Pic.41
Pic.42
Pic.43
Pic.44
К классической теории движения электрона в атоме
Pic.45
Pic.46
К теории Бора атома водорода.
Pic.47
Опыт Франка-Герца.
Pic.48
Опыт Франка-Герца (1)
Pic.49
Опыт Франка-Герца (2)
Pic.50
Лекция 4 (1) 1. Гипотеза де-Бройля (1924 г. )*. 2. Опыт Джермера - Дэвиссона (1927 г. )*. 3. Опыты: - Томсон*, Тартаковский (1927 г. ); - Эстерман, Штерн (1929 г. ); - Фабрикант, Биберман, Сушкин …
Pic.51
Лекция 4 (2) 6. Оценки размеров и энергии различных систем. 7. Дифракция электронов. 8. Демонстрации: 5 Int, VOLNA.
Pic.52
Pic.53
Pic.54
Рассеяние электронов на фольге
Pic.55
Мысленный эксперимент
Pic.56
Pic.57
Pic.58
Pic.59
Pic.60
Принцип неопределённости (2)
Pic.61
Лекция 5 (1) 1. Уравнение Шрёдингера (1926 г. ). 2. Смысл и свойства пси-функции. 3. Частица – в бесконечно-глубокой прямо- угольной потенциальной яме. 4. Гармонический осциллятор. Среднее значение …
Pic.62
Лекция 5 (2) 6. Математическое приложение: основные свойства гамма-функции. 7. Демонстрации: 5 Int, PSI.
Pic.63
Частица в прямоугольной бесконечно глубокой потенциальной яме
Pic.64
Pic.65
Pic.66
Pic.67
Волновые функции для элементарной частицы в прямоугольной потенциальной яме конечной и бесконечной высоты.
Pic.68
Pic.69
Рассеяние на потенциальном барьере (1).
Pic.70
Рассеяние на потенциальном барьере (2).
Pic.71
Основные свойства Гамма-функции: Г(х)= (х>0). Г(х+1)=хГ(х); Г(х)Г(х+1/2)= Г(2х)/22х-1; Г(х)Г(1-х)= /sin( x) → x=1/2; Г(1/2)= ; Г(n)=(n-1)! (n>0, n N; 0!=1). Литература: И. Н. Бронштейн, К. А. …
Pic.72
Pic.73
Лекция 6 1. Квантование момента импульса. 2. Спин элементарных частиц - Уленбек, Хаудсмит (1925 г. ), Дирак (1928 г. )*. 3. Сложение моментов импульса. Мl = ħ√l(l+1) (l=0,1,2,…,∞); Мlz=ħml …
Pic.74
Лекция 7 Результаты квантовой механики для атома водорода. 2. Вырождение состояний. 3. Символы состояний. Схема уровней. 4. Спектральные серии атома водорода. 5. Демонстрации: 5 Int, HATOM, HATOM NEW.
Pic.75
Зависимость потенциальной энергии взаимодействия электрона в атоме водорода (1)
Pic.76
Зависимость потенциальной энергии взаимодействия электрона в атоме водорода (2)
Pic.77
К решению уравнения Шрёдингера для атома водорода (1) ((∆r+ ∆θφ)/r2 + (E-U)2/ħ2)ψ=0; (1) U=-(kZe2)/r; meM/(me+M); (2) ψ(r,θ,φ)=R(r)Θ(θ)Φ(φ); Y(θ,φ)=Θ(θ)Φ(φ); ∆rR/(Rr2)+ …
Pic.78
К решению уравнения Шрёдингера для атома водорода (2) (∆θ+λ-m2/sin2θ)Θ=0; (5) Θlm(θ)=[(2l+1)(l-m)!/(2(l+m)!)]Plm(cosθ); Θlm(θ) – шаровые функции; Pl m(cosθ) – присоединённые полиномы Лежандра; Мl = …
Pic.79
К решению уравнения Шрёдингера для атома водорода (3) Θ0,0=1/√4π ; Θ1,0=√3/(4π) cosθ; Θ2,0 =√5/(16π) (3cos2θ-1); Θ1,±1 =√3/(8π) sinθ; Θ2,± 1=√15/(8π) sinθcosθ; Θ2,± 2=√15/(32π) sin2θ. …
Pic.80
К решению уравнения Шрёдингера для атома водорода (4) (∆rR)/r2+(E-U)2/ħ2-l(l+1)R=0; (7) ħ2/(2r2)∆rR+(E-U-ħ2l(l+1)R/(2r2))=0; (-ħ2/(2r2)∆r+(-kZe2/r +ħ2l(l+1)/(2r2))R=ER; (-ħ2/(2r2)∆r+Ul)R=ER; …
Pic.81
Проекция момента импульса (1)
Pic.82
Проекция момента импульса (2)
Pic.83
Сложение моментов импульса (1)
Pic.84
Сложение моментов импульса (2)
Pic.85
Квантование момента импульса
Pic.86
Квантование собственного (спинового) момента
Pic.87
Квантование полного механического момента
Pic.88
Pic.89
![Плотность вероятности нахождения электрона в интервале [r;r+dr]](/documents_5/dfd32ed504a33064aca4d8d73ea67b30/img88.jpg)
Плотность вероятности нахождения электрона в интервале [r;r+dr]
Pic.90
Электрон в атоме водорода
Pic.91
Волновая функция электрона в атоме водорода.
Pic.92
Pic.93
1. Энергетические уровни электронов. 2. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева (1869 г. ). 3. Принцип Паули (1940 г. )*. 4. Правила Хунда (1927 г. ). 5. Демонстрации: 5 Int, MULTI.
Pic.94
Pic.95
Заполнение оболочек и подоболочек атомов (2)
Pic.96
Pic.97
Pic.98
Pic.99
Заполнение подоболочек атома
Pic.100
Pic.101
Лекция 9 1. Спектры щелочных элементов. 2. Основные спектральные серии. 3. Ридберговские поправки. 4. Тонкая структура спектральных линий. 5. Схема уровней и переходов для натрия. 6. Демонстрации: …
Pic.102
Pic.103
Pic.104
Pic.105
Pic.106
Pic.107
Радиационные переходы между уровнями с учетом l-s взаимодействия
Pic.108
Pic.109
Pic.110
Pic.111
Спектры щелочных металлов (α = s; p; d; f;…)
Pic.112
Термы щёлочных атомов
Pic.113
Лекция 10 (1) 1. Спин-орбитальное (L-S) взаимодействие. 2. Мультиплетность спектральных линий. 3. Тонкое расщепление спектральных линий. 4. Характеристические рентгеновские спектры (возникновение, …
Pic.114
Лекция 10 (2) 5. Энергетический спектр: энергия молекул; - правила отбора для оптических переходов. 6. Оптические переходы: - электроннo-колебательные, колебательные, колебательно -вращательные, …
Pic.115
Pic.116
Pic.117
Pic.118
Рентгеновский спектр излучения (1)
Pic.119
Рентгеновский спектр излучения (2)
Pic.120
Pic.121
Pic.122
Характеристические рентгеновские спектры (1)
Pic.123
Закон Мозли
Pic.124
Молекулярные спектры
Pic.125
Потенциальная энергия и спектр уровней энергии двухатомной молекулы
Pic.126
Pic.127
Образование электронно-колебательных полос в спектре двухатомных молекул
Pic.128
Pic.129
Pic.130
Pic.131
Pic.132
Pic.133
Лекция 11 1. Магнитный момент атома. 2. Опыт Штерна - Герлаха (1921 г. ). 3. Векторная модель моментов. Фактор Ланде. 4. Эффект Зеемана (1896 г. ). 5. Эффект Пашена - Бака (1912 г. ). 6. ЭПМР …
Pic.134
Pic.135
Pic.136
Атом в магнитном поле
Pic.137
Образование поляризованных компонент в эффекте Зеемана
Pic.138
Нормальный эффект Зеемана
Pic.139
Pic.140
Pic.141
Pic.142
Pic.143
Pic.144
Лекция 12 Атом в электрическом поле (эффект Штарка).
Pic.145
Pic.146
Эффект Штарка для атома H
Pic.147
Лекция 13 1. Спонтанное и вынужденное излучение. Коэффициенты Эйнштейна (1918 г. ). 2. Лазеры. MASER – Басов, Прохоров (1953г. )*; Таунс, Вебер (1954 г. )*; LASER – Мейнман (1960 г. ). 3. …
Pic.148
Pic.149
Pic.150
Pic.151
Pic.152
Лекция 14 1. Спектр колебаний кристаллической решетки. 2. Теория Дебая (1912 г. ). 3. Фононы. Фононные спектры. 4. Статистические распределения: Бозе- Эйнштейна, Ферми-Дирака, Больцмана.
Pic.153
Колебания двух связанных маятников
Pic.154
Колебания цепочки связанных маятников
Pic.155
Pic.156
Pic.157
Pic.158
Оптическая и акустическая ветви колебаний одномерной цепочки частиц
Pic.159
Эффект Мёссбауэра (1)
Pic.160
Эффект Мёссбауэра (2)
Pic.161
Pic.162
Pic.163
Pic.164
Pic.165
Лекция 15 (1) 1. Квантовая теория свободных электронов в металле. 2. Плотность энергетических состояний. 3. Зоны Брюллюена. 4. Теплоемкость идеального электронного газа при низких температурах. 5. …
Pic.166
Лекция 15 (2) 5. Работа выхода. 6. Контактные и термоэлектрические явления. Эффект Холла. 7. Сверхпроводимость – Камерлинг - Оннес (1911г. )*; Бардин, Купер, Шриффер (1957 г. )*, Ландау (1950)*, …
Pic.167
Pic.168
Pic.169
Энергетические зоны в металлах
Pic.170
Pic.171
Pic.172
Pic.173
Заполнение уровней в полупроводниках.
Pic.174
Pic.175
Зависимость логарифма удельной электропроводности металлов от обратного значения температуры
Pic.176
Эффект Холла (1)
Pic.177
Эффект Холла (2)
Pic.178
Эффект Холла (3)
Pic.179
Работа выхода (1)
Pic.180
Работа выхода (2)
Pic.181
Контактная разность потенциалов
Pic.182
Энергетические уровни зоны проводимости
Pic.183
Вакуумный диод
Pic.184
Вольт-амперные характеристики вакуумного диода
Pic.185
Температурная зависимость тока насыщения вакуумного диода
Pic.186
Схема кенотрона (двойного диода)
Pic.187
Зависимость силы тока от времени для кенотрона
Pic.188
Временная зависимость переменного тока, прошедшего через двойной диод
Pic.189
Схема триода
Pic.190
Сеточная характеристика триода
Pic.191
Контактная разность потенциалов (1)
Pic.192
Контактная разность потенциалов (2)
Pic.193
Контактная разность потенциалов (3)
Pic.194
Контактная разность потенциалов (4)
Pic.195
Контактная разность потенциалов (5)
Pic.196
Термоэлектрические явления (1)
Pic.197
Термоэлектрические явления (2)
Pic.198
Дырочная проводимость (1)
Pic.199
Дырочная проводимость (2)
Pic.200
Условие равновесия носителей тока в полупроводнике
Pic.201
Потенциальная энергия p-n перехода
Pic.202
Вольт-амперная характеристика в пропускной зоне полупроводника
Pic.203
Зависимость силы тока, текущего через переход, от времени при гармоническом изменении напряжения от времени
Pic.204
Схема транзистора p-n-p типа
Pic.205
Потенциальная энергия электронов и дырок при отсутствии смещающего напряжения и входного сигнала
Pic.206
Лекция 16 (1) 1. Физика ядра атома (состав, характеристики): - эарядовое число; - массовое число; - обозначения; - изо-ядра; - размеры; - капельная и оболочечная модели; - спин; - масса и энергия …
Pic.207
Лекция 16 (2) 2. Дефект массы. Удельная энергия связи элементов. 3. Виды радиоактивных процессов (α, β,γ, р, спонтанное деление). 4. Закон радиоактивного распада. 5. Кварковая модель адронов. …
Pic.208
Pic.209
Pic.210
Pic.211
Потенциальная барьер при α-распаде
Pic.212
Энергетический спектр электронов, испускаемых при β-распаде
Pic.213
К понятию эффективного сечения
Pic.214
Зависимость сечения захвата нейтрона ядром 238U
Pic.215
Относительный выход осколков разной массы, возникающих при делении 238U медленными нейтронами
Pic.216
Схема устройства атомной бомбы
Pic.217
Схема деления 235U
Pic.218
Pic.219
Pic.220
Pic.221
Лекция 16 (3) 1. Элементарные частицы. 2. Систематика элементарных частиц: - бозоны, фермионы; - “переносчики” взаимодействия; - лептоны; - адроны (мезоны, барионы, резонансы); - частицы и …
Pic.222
Систематика элементарных частиц (1) 1. Бозоны, фермионы. 2. Время жизни: - стабильные (γ, p, e, ); - квазистабильные (τ ~10-20 c); - резонансы (τ ~10-23 c). 3. Переносчики взаимодействия: - фотоны γ …
Pic.223
Pic.224
Pic.225
Pic.226
Pic.227
Pic.228
Pic.229
Pic.230
Декаплет резонансов
Pic.231
Таблица типов (“ароматов”) кварков
Pic.232
Таблица типов (“ароматов”) кварков
Pic.233
Взаимодействие между нуклонами
Pic.234
Захват виртуального π+ мезона
Pic.235
γ-распад
Pic.236
Искровая камера
Pic.237
Систематика элементарных частиц (2) Время распада: а) на лептоны - τ ~ 10-10-10-19 c; б) на резонансы - τ ~ 10-25 с. 4. Лептоны – частицы, не участвующие в сильном взаимодействии. Спин равен 1/2. …
Pic.238
Систематика элементарных частиц (3) 5. Адроны - участвуют в сильных взаимодействиях. Могут участвовать в слабых и электромагнитных взаимодействиях. Делятся на: а) Мезоны: S=0;1(бозоны), время жизни: …
Pic.239
Частицы и античастицы (1) 1. Каждой частице соответствует своя античастица, отличающаяся зарядом (электрическим, барионным, лептонным, странностью), если он не ноль, сохранением которого обусловлен …
Pic.240
Частицы и античастицы (2) 4. Заряды – целочисленны. (B=0, ±1 - барионы, антибарионы). p+p → p+p+p+ . 5. Лептонные заряды: L(e, νe), Lμ (μ, νμ) – лектроны и мюоны, Lτ(τ, ντ) – (тауонный) нейтрино. 6. …
Pic.241
Частицы и античастицы (3) 9. Частицы и античастицы рождаются при взаимо- действии адронов высоких энергий; время жизни - на 13 порядков больше; рождаются парами. Странность не сохраняется при …
Pic.242
Частицы и античастицы (4) Если Ψ-функция не меняет знак при пространственной инверсии, P=+1. Если Ψ- функция меняет знак при пространственной инверсии, P= -1. Для слабых взаимодействий (β –распад …
Pic.243
Pic.244
Свойства кварков (1) “Цвет кварка”: для каждого аромата введено три цвета - красный, голубой, жёлтый (их смесь - бесцветна). “Цвет антикварка”- дополнительный, так что пара кварк-антикварк – …
Pic.245
Свойства кварков (2)
Pic.246
Зеркальная инверсия (1)
Pic.247
Зеркальная инверсия (2)
Pic.248
Зеркальная инверсия (3)
Pic.249
Области собственных значений энергии
Pic.250
Состояние вакуума и рождение пары электрон-позитрон
Pic.251
Распад мюона
Pic.252
Реакция антинейтрино с протоном
Pic.253
Схема установки для фиксации антинейтрино
Pic.254
Октет, объединяющий нуклоны
Pic.255
Лекция 16 (3) - факультативно 6. Великое объединение. Теория всего. 7. Великий взрыв. Сценарий эволюции Мета-Галактики. 8. Прогноз потребления энергетических источников. 9. Демонстрации: 5 Int.
Pic.256
Pic.257
Pic.258
Если вам понравился сайт и размещенные на нем материалы, пожалуйста, не забывайте поделиться этой страничкой в социальных сетях и с друзьями! Спасибо!
