Программа дисциплины р. 1 Атомная физика для студентов специальности 010501 «Прикладная математика и информатика» направления

Вид материала

Программа дисциплины

Содержание Программа дисциплины 010500 «Прикладная математика и информатика» 1. Цели и задачи дисциплины. 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины. 1.1. Интерференция (3 часа)[1] 1.2. Дифракция (3 часа)[1] 1.3. Поляризация света (3 часа)[1] 1.4. Дисперсия волн (3 часа)[1] 2. Квантовая физика 2.2. Фотоны (2 часа)[3] 2.4. Волновые свойства микрочастиц (1 час)[3] 2.5. Элементы квантовой механики (6 час.)[3] 2.6. Простейшие атомы (2 часа)[3] 2.7. Спин электрона. Многоэлектронные атомы (4 часа)[3] 4 семестр. Оптика. Атомная физика. 3.3. Лабораторный практикум 3.6. Самостоятельная работа 4.1. Рекомендуемая литература 4.1.2. Дополнительная литература

Подобный материал:

• Программа дисциплины ф. 8 Общая физика Разделы «Механика», «Колебания и волны», «Молекулярная, 113.79kb.
• Программа дисциплины ф дифференциальные уравнения для студентов специальности 010501, 101.63kb.
• Программа дисциплины дс. 08 «Информационная безопасность» для студентов специальности, 149.66kb.
• Рабочая программа по дисциплине «Математические модели в экологии» для студентов дневного, 152.04kb.
• Программа дисциплины дc маркетинг для студентов специальности 010501 «Прикладная математика, 180.47kb.
• Программа дисциплины дс-05 теория вычислительных устройств для студентов специальности, 72.9kb.
• Программа дисциплины по курсу «Теория социально-политических отношений» для студентов, 232.3kb.
• Программа дисциплины ен. Математика для студентов специальности 080801 «Прикладная, 247.77kb.
• Основная образовательная программа специальности высшего профессионального образования, 68.9kb.
• Рабочая программа дисциплины для магистрантов направления «Прикладная математика, 128.62kb.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию



ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)

	УТВЕРЖДАЮ
	Проректор по учебной работе С.Б. Бурухин
	“______”____________ 2008 г.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


Р.1 Атомная физика


для студентов специальности 010501 «Прикладная математика и информатика»


направления 010500 «Прикладная математика и информатика»


Форма обучения: очная


Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
					4
Общая трудоемкость дисциплины	120				120
Аудиторные занятия	68				68
Лекции	34				34
Практические занятия и семинары	34				34
Лабораторные работы
Курсовой проект (работа)
Самостоятельная работа	52				52
Расчетно-графические работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	Экз				Экз.

Обнинск 2008


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 010500 «Прикладная математика и информатика»


Программу составил:


___________________ А.Ф.Гурбич, профессор, д.ф.-м.н., доцент


Программа рассмотрена на заседании кафедры ОиСФ (протокол № __ от __.__.200_ г.)


Заведующий кафедрой

ОиСФ


___________________ Ю.А.Коровин


“____”_____________ 200__ г.


СОГЛАСОВАНО

Начальник Учебно – методического управления ___________________ Ю.Д. Соколова

Декан факультета естественных наук ___________________ Н.Б.Эпштейн “____”_____________ 200__ г.

1. Цели и задачи дисциплины.


Выработка естественнонаучного мировоззрения и получение базовых знаний для последующего изучения инженерных дисциплин. Развитие навыков решения физических задач. Освоение основных приемов проведения физических экспериментов, а также получение практических навыков по обработке и интерпретации результатов экспериментов на основе выполнения лабораторных работ.


2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


В результате изучения дисциплины студент должен

знать: основные законы электричества, магнетизма, оптики и атомной физики;

уметь: анализировать физические проблемы на научной основе;

иметь навыки: решения физических задач, проведения физических измерений.


3. Содержание дисциплины


3.1 Лекции

1. Оптика

1.1. Интерференция (3 часа)[1]

Сферические и цилиндрические волны. Принцип Гюйгенса. Когерентные источники. Временная и пространственная когерентность. Время, длина, радиус и угол когерентности. Суперпозиция цилиндрических волн. Ширина интерференционной полосы, расстояние между полосами. Методы наблюдения интерференции. Схема Юнга. Зеркала Френеля. Бипризма Френеля. Интерференция при отражении от тонких пленок. Кольца Ньютона. Многолучевая интерференция.

1.2. Дифракция (3 часа)[1]

Огибание препятствий световой волной. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Френеля. Графическое вычисление амплитуды колебаний при дифракции. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки. Критерий Рэлея.

1.3. Поляризация света (3 часа)[1]

Поляризованные волны. Виды поляризации. Естественный и поляризованный свет. Поляризаторы. Плоскость пропускания поляризатора. Степень поляризации. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Стопа Столетова.

Одно и двух осевые кристаллы. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Главная плоскость кристалла. Обыкновенный и необыкновенный лучи, их свойства. Построение волновых поверхностей обыкновенного и необыкновенного лучей с помощью принципа Гюйгенса-Френеля. Явление дихроизма. Прохождение света через кристаллическую пластинку. Искусственная анизотропия. Эффект Керра.

1.4. Дисперсия волн (3 часа)[1]

Зависимость скорости волны от частоты и направления распространения световой волны в среде. Элементарная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсии. Волновой пакет. Групповая скорость. Формула Рэлея. Поглощение света в среде. Закон Бугера. Рассеяние света на неоднородностях среды. Закон Рэлея.

2. Квантовая физика

2.1. Тепловое излучение (4 часа)[3]

Равновесное излучение. Закон Кирхгоффа. Испускательная и поглощательная способности тела. Плотность энергии равновесного излучения. Формула Вина. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана. Теория теплового излучения Рэлея-Джинса. Теория Планка.

2.2. Фотоны (2 часа)[3]

Дуализм света. Тормозное рентгеновское излучение. Фотоэффект. Опыт Боте. Эффект Комптона.

2.3. Атомные спектры (3 часа)[3]

Закономерности в атомных спектрах. Спектральные серии атома водорода. Формула Бальмера. Спектральные термы. Модели атомов. Опыты по рассеянию α-частиц на тяжелых ядрах. Формула Резерфорда. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца. Элементарная боровская теория атома водорода.

2.4. Волновые свойства микрочастиц (1 час)[3]

Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов. Опыт Дэвиссона и Джермера. Опыт Бибермана, Сушкина и Фабриканта. Корпускулярно–волновой дуализм. Принцип неопределенности Гейзенберга.

2.5. Элементы квантовой механики (6 час.)[3]

Постулаты квантовой механики. Уравнение Шредингера. Волновая функция. Стандартные условия, налагаемые на волновую функцию. Условие нормировки. Операторы физических величин. Эрмитовы операторы. Свойства собственных функций и собственных значений эрмитовых операторов. Сохраняющиеся величины в квантовой механике.

Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Частица в бесконечно глубокой прямоугольной яме. Вырожденные состояния. Кратность вырождения. Квантовый гармонический осциллятор. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект.

2.6. Простейшие атомы (2 часа)[3]

Атом водорода и водородоподобные атомы.

Квантовые числа электронов в атоме. Правила отбора. Возникновение спектральных серий.

Атомы щелочных элементов. Модель валентного электрона. Термы щелочных элементов. Спектральные закономерности. Ширина спектральных линий.

2.7. Спин электрона. Многоэлектронные атомы (4 часа)[3]

Тонкая структура спектральных линий. Собственный механический и собственный магнитный момент электрона. Спин-орбитальное взаимодействие. Символы термов. Механический и магнитный моменты многоэлектронного атома. Правила отбора для тяжелых атомов. Векторная модель атома. Фактор Ланде. Связь Рессель-Саундерса и j-j – связь.

Атом в магнитном поле. Нормальный и аномальный эффект Зеемана. Эффект Пашена-Бака.

Квантово-механическое обоснование периодической системы Менделеева. Принцип Паули. Распределение электронов по оболочкам.

Характеристическое рентгеновское излучение. Рентгеновские серии. Закон Мозли.


3.2. Практические и семинарские занятия

4^й семестр. Оптика. Атомная физика.

Разделы	Тема практического или семинарского занятия	Литература	Число часов
1.1	Интерференция	1	4
1.2	Дифракция	1	4
1.3	Поляризация света	1	3
1.4	Дисперсия световых волн	1	3
2.1	Тепловое излучение	3	2
2.2	Эффект Комптона, фотоэффект. Фотоны	3	2
2.3	Формула Резерфорда	3	2
2.4	Волновые свойства частиц. Теория Бора.	3	4
2.5	Уравнение Шредингера. Операторы.	3	4
2.6	Спектры.	3	4
2.7	Эффект Зеемана. Закон Мозли.	3	2

3.3. Лабораторный практикум


Не предусмотрен


3.4. Курсовые проекты (работы)


Не предусмотрены.


3.5. Формы текущего контроля


Четвертый семестр

Раздел(ы)	Форма контроля	Неделя
1.1 – 1.4 2.1–2.2; 2.5-2.6	коллоквиум контрольная работа №1 контрольная работа №2	8 11 15

3.6. Самостоятельная работа


Четвертый семестр

1. Способы наблюдения интерференции света. [1] с. 360-362. – Устный опрос.
   
2. Дифракция света на ультразвуке. [3] с. 60-67. – Устный опрос.
   
3. Оптическая пирометрия. [4] с. 30-37. – Устный опрос.
   

4.1. Рекомендуемая литература


4.1.1. Основная литература

1. И.В.Савельев, Курс общей физики. В 3-х томах. Том 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. М. «Наука», 1987. – 500 экз.
   
2. И.Е. Иродов, Задачи по общей физике, М., «Наука», 2001 – 500 экз.
   
3. Лабораторный практикум по курсу «Физика» (раздел «Оптика») под редакцией Г.Г.Здоровцевой. Обнинск, ИАТЭ, 2005. – 200 экз.
   
4. Лабораторный практикум по курсу «Физика» (раздел «Атомная физика») под редакцией Н.Я.Рухляды. Обнинск, ИАТЭ, 2004. – 200 экз.
   
5. А.Ф.Гурбич, Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Общая физика». Обнинск, ИАТЭ, 2001. – 200 экз.
   

4.1.2. Дополнительная литература

1. И.Е. Иродов, Волновые процессы. Основные законы, «Бином», 2006.
   
2. А.Н.Матвеев, Оптика, М., «Высшая школа», 1985.
   
3. А.Н. Матвеев, Атомная физика, М., «Высшая школа», 1989.
   
4. Ф.И.Карманов, Методические указания к решению задач по оптике, Обнинск, ИАТЭ, 1994.
   
5. А.П.Маркин, Н.Я.Рухляда, А.Ю.Черный, Вопросы и задачи по курсу «Атомная физика», Обнинск, ИАТЭ, 1996.
   

4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины


Интернет-сайт «В помощь студентам, изучающим физику» (ссылка скрыта )


5. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Учебные лаборатории по оптике и атомной физике.