МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
Физика атома и атомных явлений
010707.65 специальность «медицинская физика»
Форма подготовки очная
ДВФУ ШЕН
Кафедра теоретической экспериментальной физики
курс ___3____ семестр __5______
лекции _32_ (час.)
практические занятия___32____час.
семинарские занятия________час.
лабораторные работы_______час.
консультации
всего часов аудиторной нагрузки____64____ (час.)
самостоятельная работа ____76_____ (час.)
реферативные работы (количество)
контрольные работы (количество)
зачет ___________ семестр
экзамен____5_____семестр
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования № 168ен/сп. Приказ Министерства
образования России № 4482 от 04.02.2003.
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры_ теоретической и
экспериментальной физики протокол № 1 «04»сентября 2012г.
Заведующая (ий) кафедрой Белоконь В.И.ф.-м.н., проф.
Составитель (ли):Куартон Л.А к.ф.-м.н.,доц.__
Аннотация учебно-методического комплекса дисциплины
«Физика атома и атомных явлений»
Учебно-методический комплекс дисциплины «Физика атома и атомных
явлений» разработан для студентов 3 курса по специальности 010707.65
«медицинская физика» в соответствие с требованиями ГОС ВПО и
положением
об
образовательных
учебно-методических
программ
высшего
комплексах
дисциплин
профессионального
образования
Дисциплина «Физика атома и атомных явлений» входит в базовую
часть цикла ЕН
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 4,5 зачетных
единицы, 140 часов. Учебным планом предусмотрены лекционные занятия
(32 часа), практические занятия (32 часов), самостоятельная работа студента
(76 часов). Дисциплина реализуется на 3 курсе в 5 семестре.
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, в которых
очевидным образом проявляются фундаментальные квантово-механические
закономерности,
позволяющие
сформулировать
основные
понятия
и
соответствующую модель этой области явлений. Дисциплина «Физика атома
и атомных явлений» логически и содержательно связана с такими курсами,
квантовая механика, физика атомного ядра и элементарных частиц, атомная
и молекулярная спектроскопия, теория строения молекул (квантовая
химия),физика конденсированного состояния, физика лазеров и лазерная
физика, физика магнитных явлений,
физика твердого тела, физическая
химия, биофизика.
Дисциплина направлена на формирование и развитие естественнонаучных качеств выпускника.
Учебно-методический комплекс включает в себя:
рабочую программу дисциплины;
краткие опорные конспекты курса;
материалы
для
практических
занятий
(темы
семинаров
коллоквиумов);
контрольно-измерительные материалы;
список литературы ;
Автор-составитель учебно-методического комплекса
к.ф.-м.н., доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики
Куартон Л.А
и
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
Физика атома и атомных явлений
010707.65 специальность «медицинская физика»
Форма подготовки очная
ДВФУ ШЕН
Кафедра теоретической экспериментальной физики
курс ___3____ семестр __5______
лекции _32_ (час.)
практические занятия___32____час.
семинарские занятия________час.
лабораторные работы_______час.
консультации
всего часов аудиторной нагрузки____64____ (час.)
самостоятельная работа ____76_____ (час.)
реферативные работы (количество)
контрольные работы (количество)
зачет ___________ семестр
экзамен____5_____семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта
высшего профессионального образования № 168ен/сп. Приказ Министерства образования России № 4482 от
04.02.2003.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры_ теоретической и экспериментальной физики
протокол № 1 «04»сентября 2012г.
Заведующая (ий) кафедрой Белоконь В.И.ф.-м.н., проф.
Составитель (ли):Куартон Л.А к.ф.-м.н.,доц.__
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________
(подпись)
В.И.Белоконь
(И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________
(подпись)
В.И.Белоконь
(И.О. Фамилия)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа курса "Физика атомов и атомных явлений", как часть
общефизического цикла, составлена в соответствии с требованиями
государственного образовательного стандарта профессионального высшего
образования для специальности "физика". Как раздел курса общей физики,
атомная физика включает в себя рассмотрение явлений, в которых
очевидным образом проявляются фундаментальные квантово-механические
закономерности,
позволяющие
сформулировать
основные
понятия
и
соответствующую модель этой области явлений. Для усвоения данного курса
студентам
необходимо
владеть
всеми
дисциплинами
физико-
математического цикла, входящими в учебный план. В философском и
методологическом плане существенна связь данного курса с курсом
"Истории физики".
Таким образом, цель изучения курса состоит в формировании
мировоззренческих представлений о наномире, его пространственновременных масштабах и основных законах на основе квантовых идей.
Изложение материала обеспечивает прохождение курса "от простого к
сложному" в соответствии с достигнутым уровнем знаний студентов.
"Физика атомов и атомных явлений" является основной для изучения
следующих дисциплин естественнонаучного цикла:
квантовая механика,
физика атомного ядра и элементарных частиц,
атомная и молекулярная спектроскопия,
теория строения молекул (квантовая химия),
физика конденсированного состояния,
физика лазеров и лазерная физика,
физика магнитных явлений,
физика твердого тела,
физическая химия,
биофизика.
По завершению обучения дисциплине студент должен знать и
понимать:
основные эксперименты, иллюстрирующие природу объектов и
явлений наномира,
основные принципы и соотношения, которые вытекают из этих
экспериментов,
порядки величин в атомном мире,
простейшие уравнения, описывающие особенности поведения атомных
систем,
базовые термины квантовой механики,
существенные
закономерности
возникновения
и
развития
фундаментальных физических теорий.
Умения
По окончании курса студенты должны уметь:
самостоятельно работать с учебной литературой,
объяснить суть рассмотренных в ходе изучения курса экспериментов,
их значение для развития науки,
составить уравнения для простейших случаев поведения наночастиц,
получить и проанализировать их решения,
вывести основные соотношения между физическими величинами
следующие из постулатов теории или из результатов эксперимента,
оценить численные значения характерных величин для конкретного
состояния частицы, проводить вычисления с требуемой степенью точности;
правильно понимать и использовать квантово-механические термины, в
частности, относящиеся к описанию атомных состояний и переходов.
I.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
КУРСА
Курс состоит из 4 модулей в соответствии с тематикой разделов.
Введение
(2
часа).
Предмет
и
методы.
Пределы
применимости
классической физики. Единицы измерения и порядки величин в атомной
физике. Излучение абсолютно чёрного тела. Фотоэффект.
1.
Строение атома, дискретность атомных состояний (8 часов)
1.1.
Модели строения атома.
1.2.
Закономерности в атомных спектрах. Комбинационный принцип.
1.3.
Опыты по рассеянию α-частиц. Ядерная модель атома.
1.4.
Постулаты Бора.
1.5.
Опыты Франка и Герца.
1.6.
Элементарная
боровская
теория
атома
водорода.
Принцип
соответствия.
1.7.
Водородоподобные атомы.
2.
Элементы квантовой механики (10 часов)
2.1.
Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера.
2.2.
Принцип неопределенности.
2.3.
Уравнение Шредингера. Смысл пси-функции.
2.4.
Квантование момента импульса. Квантование энергии.
2.5.
Электрон в прямоугольной потенциальной яме.
2.6.
Гармонический осциллятор.
3.
Физика атомов и молекул (16 часов)
3.1.
Атом водорода.
3.2.
Спектры щелочных металлов.
3.3.
Ширина спектральных линий.
3.4.
Мультиплетность спектров и спин электрона.
3.5.
Результирующий механический момент многоэлектронного атома.
Обозначения атомных состояний.
3.6.
Магнитный момент атома.
3.7.
Эффекты Зеемана и Штарка.
3.8.
Принцип Паули. Распределение электронов по энергетическим
состояниям атома.
3.9.
Периодическая система элементов Менделеева.
3.10. Рентгеновские спектры. Закон Мозли.
3.11. Молекула.
Адиабатическое
приближение.
Молекула
водорода.
Молекулярные спектры. Спектры двухатомных молекул.
4.
Макроскопические квантовые явления
4.1.
Спонтанное и вынужденное излучение. Коэффициенты Эйнштейна.
Лазеры.
4.2.
Сверхпроводимость, сверхтекучесть, их квантовая природа.
Материал 4 модуля частично вынесен в лабораторный практикум, частично –
на самостоятельное ознакомление, т.к. эти вопросы являются предметом
изучения других курсов («статистическая физика», «квантовая механика»,
«физика твёрдого тела», «оптические квантовые генераторы» и др.).
II.
СТРУКТУРА
И
СОДЕРЖАНИЕ
ПРАКТИЧЕСКОЙ
ЧАСТИ
КУРСА
Тематика практических занятий
1.
Единицы измерения и порядки величин в атомной физике. Излучение
абсолютно чёрного тела. Фотоэффект (2 часа).
2.
Опыты по рассеянию α-частиц. Ядерная модель атома (4 часа).
3.
Опыты Франка и Герца (2 часа).
4.
Элементарная боровская теория атома водорода (2 часа).
5.
Водородоподобные атомы (2 часа).
6.
Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера (4 часа).
7.
Принцип неопределенности (2 часа).
8.
Уравнение
Шредингера.
Смысл
прямоугольной потенциальной яме (4 часа).
пси-функции.
Электрон
в
9.
Спектры щелочных металлов (4 часа).
10.
Результирующий механический момент многоэлектронного атома.
Обозначения атомных состояний (4 часа).
11.
Магнитный момент атома (4 часа).
12.
Эффекты Зеемана и Пашена-Бака (2 часа).
Задачи для практических занятий содержатся в пособии "Задачи по атомной
физике" для студентов 3 курса школы естественных наук ДВФУ
Л.А.Куартон, 2012, 50 с. (152 задачи, 16 решённых примеров).
Тематика лабораторных занятий
1.
Фотоэффект.
2.
Серия Бальмера в спектрах водородоподобных атомов.
3.
Спектры атомов с одним внешним электроном.
4.
Измерение удельного заряда электрона.
5.
Оптический квантовый генератор.
6.
Спектры двухатомных молекул.
7.
Эмиссионные спектры многоэлектронных атомов.
III.
КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Текущий экспресс-контроль усвоения теоретической части курса проводится
на базе системы тестов с выбором варианта ответа.
В течение семестра предусмотрены две контрольные работы по теории с
развёрнутым ответом (по вариантам). К первой работе студенты готовят 4
вопроса (1.1 – 1.4), ко второй работе – два вопроса (1.5 – 1.6).
1.
Тематика контрольных работ по теории.
1.1.
Опыты Дэвиссона и Джермера. Гипотеза и уравнения де Бройля.
1.2.
Соотношение неопределенностей.
1.3.
Опыт Франка и Герца.
1.4.
Правила квантования по Бору. Атом водорода.
1.5.
Спектры щелочных металлов.
1.6.
Мультиплетность спектров и спин электрона.
Индивидуальные многовариантные задания контрольных работ практической
части курса (6, 8 или 12 вариантов – в зависимости от темы) студенты
получают на карточках, вместе с необходимыми для решения справочными
материалами.
2.
Темы контрольных работ на практических занятиях.
2.1.
Излучение абсолютно чёрного тела. Фотоэффект. Опыты по
рассеянию α-частиц. Ядерная модель атома.
2.2.
Элементарная боровская теория атома водорода. Водородоподобные
атомы.
2.3.
Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Принцип
неопределенности.
2.4.
Обозначения атомных состояний. Спектры щелочных металлов.
3.
Контрольные вопросы к лабораторным работам содержатся в
методических указаниях к каждой работе.
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1
Квантовый характер излучения.
2
Тепловое излучение. Распределение энергии в спектре абсолютно
чёрного тела. Гипотеза Планка о квантах энергии. Формула Планка.
Законы Кирхгофа, Вина, Стефана-Больцмана. Формула ДжинсаРэлея.Фотоэффект. Формула Эйнштейна. Фотоны. Эффект Комптона.
3
4
Экспериментальные основы теории атома. Боровская теория атома
Опыты Резерфорда по рассеянию α -частиц. Модель атома Резерфорда.
Постулаты Бора.Опыт Франка и Герца.Теория Бора атома
водорода.Спектральные серии атома водорода.Комбинационный
принцип.
5
Корпускулярно-волновой дуализм
6
Гипотеза
де-Бройля
Опыты
Девиссона-Джермера
Соотношения
неопределенностей.
7
Элементы квантовой физики.
8
Волновая функция и её вероятностная интерпретация. Общее
уравнение Шредингера Стационарное уравнение Шредингера. Частица
в бесконечно глубокой потенциальной яме. Принцип соответствия.
9
Водородоподобный атом в квантовой механике.
10 Основное
состояние атома водорода. Квантование энергии.
Квантование момента импульса. Квантовые числа. Правила отбора
11 Магнитные свойства атома
12 Орбитальный магнитный момент электрона в атоме и его квантование.
Тонкая структура оптических спектров. Спин электрона. Опыты
Штерна и Герлаха
13 Многоэлектронные атомы
14 Принцип
Паули. Фермионы и бозоны. Символика электронных
состояний. Периодический закон Менделеева.
15 Оптические спектры атомов
16 Спектры
атомов щелочных элементов. Рентгеновское излучение.
Нормальный эффект Зеемана. Аномальный эффект Зеемана
17 Молекулы
18 Молекула водорода. Структура сложных молекул. Спектр двухатомной
молекулы.
19 Квантовые свойства конденсированных сред
20 Модели твердого тела. Статистические распределения Ферми-Дирака и
Бозе-Эйнштейна. Элементы зонной теории. Энергия Ферми.
Контактная
разность
потенциалов.
Сверхпроводимость
и
сверхтекучесть и их квантовая природа.
IV.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Иродов, И.Е. Квантовая физика. Основные законы: учеб. пособие для
вузов / И.Е. Иродов– М. : БИНОМ, 2007. – 256 с.
2. Матвеев, А.Н. Атомная физика: учеб. пособие для вузов / А.Н. Матвеев–
М. : Оникс, Мир и Образование, 2007. − 432 с.
3. Сивухин, Д.В. Атомная и ядерная физика (Т.5 Общего курса физики):
учеб. пособие для вузов / Д.В. Сивухин. – М. : ФИЗМАТЛИТ-МФТИ, 2002. –
782 с.
Дополнительная литература
1. Шпольский, Э.В. Атомная физика. Т. 1. Введение в атомную физику:
учеб. пособие для вузов / Э.В. Шпольский − 7-изд. – М. : Наука, 1984. −
552 с.
2. Шпольский, Э.В. Атомная физика. Т. 2. Основы квантовой механики и
3. строение
электронной
оболочки
атома: пособие для вузов / Э.В.
Шпольский − 5-изд. учеб. – М. : Наука, 1984. − 438 с.
4. Добрецов, Л.Н. Атомная физика: учеб. пособие для вузов / Л.Н. Добрецов
– М. : Изд-во физ.-мат. лит., 1960. - С. 62 - 81.
5. Атомная спектроскопия: учеб. пособие для вузов / М.А. Ельяшевич – М. :
ЛИБРОКОМ, 2008. – 416 с.
6. Типлер, П.А. Современная физика: В 2-х т.: учеб. пособие для вузов, Т. 2/
П.А. Типлер, Р.А. Ллуэллин: Пер. с англ. – М. : Мир, 2007. – 416 с.
7. Муравлева, Л.В. Тестовые задания по квантовой и ядерной физике: Ч. 6. /
Л.В. Муравлева, В.А. Семин. –– Тула : ТГУ, 2007.– 40 с.
8. Гинзбург, В.Л. Сборник задач по общему курсу физики. - Кн. 5. Атомная
физика. Физика ядра и элементарных частиц. / В.Л. Гинзбург, Л.М. Левин,
М.С. Рабинович, Д.В. Сивухин. –– под. ред. Д.В. Сивухина. – М. :
Физматлит; ЛАНЬ, 2006. – 184 с.
9. Иродов, И.Е. Задачи по квантовой физике. 2-е изд. учеб. пособие для
вузов / И.Е. Иродов. − М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006. − 216 с.
10.Савельев, И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике: учеб. пособие
для вузов / И.В. Савельев. – М. : ЛАНЬ, 2005. – 288 с.
11.Engel, T. Quantum Chemistry and Spectroscopy / T.
Engel. – Pearson
Education, 2005. – 490 p.
12.Анищенко, И.А. Оптика и атомная физика. / И.А. Анищенко, А.А.
Задерновский, М.М. Зверев и др. М. : МГУРЭА, 2002. – С. 48 – 56.
13.Красильников, С.С. Сто одиннадцать задач по атомной физике. / С.С.
Красильников, А.М. Попов, О.В. Тихонова. – М. : МГУ, 2001. – 18 с.
14.Young, Hugh D. University Physics (with Modern Physics) / Hugh D. Young,
Roger A. Freedman. – USA-Canada : Addison Wesley Longman, 2000. – 1513
p.
15.Jones, Edwin R.. Contemporary College Physics. – International Edition
/Edwin R. Jones, Richard L. Childers. – WCB-McGraw-Hill, 1999. – 1025 p.
16.Вихман, Э. Квантовая физика. / Э. Вихман. – М. : Наука, 1974. – 416 с.
17.Борн, М. Атомная физика. / М. Борн. – М. : Мир. - 1970. – 496 с.
18.Герцберг, Г. Спектры и строение простых свободных радикалов /
Г.
Герцберг. – М. : Мир, 1974. – 208 с.
19.Фриш, С.Э. Оптические спектры атомов. / С.Э. Фриш. – М.-Л. :
Государственное изд-во физ.-мат. литературы, 1963. – 640 c.
20.Портис, А. Физическая лаборатория (Берклеевский курс физики) / А.
Портис. - М. : Наука, 1972. – 320 с.
21.Гольдин, Л.Л. Лабораторные занятия по физике: учебное пособие / Л.Л.
Гольдин, Ф.Ф. Игошин, С.М. Козел, В.В. Можакев, Л.В. Ногинова, Ю.А.
Самарский, Ф.В. Францессон. – М. : Наука, 1983. – С. 527 – 532.
22.Кнойбюль, Ф.К. Пособие для повторения физики: справочник / Ф.К.
Кнойбюль. – М. : Энергоиздат, 1981. - 254 с.
23. Хьюбер, К-П. Константы двухатомных молекул: справочник в 2-х ч. / КП. Хьюбер, Г. Герцберг. − М.: Мир, 1984.
24.Мальцев, А.А. Молекулярная спектроскопия: учебное пособие / А.А.
Мальцев. – М. : МГУ, 1980. – 272 с.
Электронные ресурсы:
1. Макиенко А.В. Атомная физика. Практикум по решению задач. - Томск:
Изд-во ТПУ, 2003. - 81 с.Атомная физика: Практикум по решению задач.
http://window.edu.ru/resource/308/75308
2. Терлецкий И.А., Каменев О.Т. Физика. Часть 4. Атомная физика: Учебное
пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. - 85 с.Физика. Часть 4.
Атомная физика: Учебное пособие. http://window.edu.ru/resource/124/45124
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Физика атома и атомных явлений
010707.65 специальность «медицинская физика»
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ
Атомная физика
№1: Какое или какие из нижеприведенных утверждений не справедливо?
При
распаде:
1. Изменяется массовое число.
II. Изменяется массовое число и порядковый номер элемента.
III. Изменяется порядковый номер элемента.
IV. Ни массовое число ни порядковый номер не изменяются.
А) Только III.
B) Только II.
C) Только I.
D) I и III
E) I; II и I
№2: При высоких температурах, атом углерода
превращается некоторый изотоп, испуская при этом
захватывая протон,
-квант. Сколько
нейтронов содержит образовавшийся элемент?
А) 11
B) 10
C) 13
D) 7
E) 6
№3: Какие из нижеприведенных утверждений не справедливы?
1. Изотопы одного и того же элемента отличаются порядковым номером.
2. Изотопы одного и того же элемента отличаются массовым числом.
3. Принцип действия счетчика Гейгера основан на явлении ударной
ионизации.
4. За время равное двум периодам полураспада ( радиоактивного элемента)
число распавшихся атомов уменьшится на 25%.
А) 1 и 4
B) 2 и 3.
C) 2 и 4.
D) 3 и 4.
E) 2;3 и 4.
№4: Некоторый элемент содержит на 12 нейтронов меньше, чем
.
Какой это элемент?
А)
B)
C)
D)
E)
№5: Какой физической величине соответствует выражение:
Где: h- постоянная Планка; F- сила; t- время.
А) Частоте
B) Длине волны
C) Силе тока.
D) Напряжению.
E) Импульсу.
№6: Ядро атома алюминия
захватывая частицу образует
радиоактивный элемент, выбрасывая при этом нейтрон. Образовавшийся
элемент испускает позитрон и превращается в изотоп некоторого атома.
На сколько число нейтронов в образовавшимся элементе отличается от
числа нейтронов в первоначальном элементе?
А) На один нейтрон больше.
B) На один нейтрон меньше.
C) На три нейтрона больше
D) На два нейтрона меньше.
E) Число нейтронов одинаково.
№7: Сколько нейтронов содержится в одном моле
?
А) 6•1023
B) 84•1023
C) 78•1023
D) 162•1023
E) Нельзя определить.
№8: Кремний имеет три изотопа
разность числа нейтронов в изотопе
и
. Во сколько раз
предыдущего изотопа,
отличается от соответствующей разности последующего изотопа?
А) Не отличается.
B) В 2 раза больше
C) В 2 раза меньше
D) В 30\29 раз больше
E) В 15\14 раз больше
№9: При бомбардировке некоторого элемента
-частицами,
выбрасывается нейтрон и образуется элемент, который после
позитронного распада превращается в изотоп
подвергся облучению?
А)
B)
. Какой элемент
C)
D)
E)
№10: При наблюдении треков двух заряженных частиц в камере
Вильсона, оказалось, что длина трека первой частицы больше, чем второй
. Какое из нижеприведенных соотношений между энергиями этих частиц
справедливо?
А) E1 > E2
B) E1 > E2
C) E1 > E2
D) E1 < E2
E) E1 < E2
№11: Какой из нижеприведенных графиков отражает зависимость
количества не распавшегося вещества от времени?
А)
B)
C)
D)
E)
№12: Радиоактивный изотоп полония имеет период полураспада 0,16 с.
Через сколько времени число не распавшихся атомов уменьшится в
восемь раз с момента начала наблюдения?
А) 0,53 с.
B) 0,053 с.
C) 0,48 с.
D) 0,02 с.
E) 1,28 с.
№13: После пяти
распадов и нескольких
-распадов, первоначальное
ядро занимает позицию в периодической таблице на 13 единиц меньше
первоначального. Как изменилось массовое число в результате этих
реакций?
А) Уменьшилось на 36.
B) Увеличилось на 36
C) Увеличилось на 1,5
D) Уменьшилось на 1,5.
E) Нельзя определить.
№14: На рисунке приведена диаграмма энергетических уровней
некоторого атома. Электрон находится на втором стационарном уровне.
Сколько спектральных линий могут наблюдаться в спектре поглощения
этого атома?
А) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
№15: Используя информацию, приведенную на рисунке, определить чему
равна энергия фотона минимальной частоты, излучаемого атомом
водорода, находящимся на четвертом энергетическом уровне?
А) 0,66 эВ
B) 1,89 эВ
C) 4,91 эВ
D) 0,85 эВ
E) 2,55 эВ
№16: По какой из нижеприведенных формул, можно рассчитать число
электронов в атоме, содержащим N нейтронов и обладающим энергией
связи Е с удельной энергией связи ?
А)
B)
C) Е+ N
D) Е- N
E)
№17: Энергия связи некоторого элемента равна 9324,28 МэВ, удельная
энергия связи этого же элемента равна 932,428 МэВ. Какому из
нижеприведенных элементов соответствует данной ситуации?
А)
B)
C)
D)
E)
№18: Удельная энергия связи ядра гелия
равна 7 МэВ. Определить
минимальную энергию гамма-кванта, который может разделить данное
ядро на четыре нуклона.
А) 1.75 МэВ
B) 3.5 МэВ.
C) 14 МэВ.
D) 28 МэВ.
E) 0.286 МэВ
№19: При захвате ядром урана
одного нейтрона, ядро делится на два
осколка. Одним из которых является ядро стронция
. На сколько
число нейтронов в образовавшимся ядре отличается от числа нейтронов в
ядре, образовавшегося стронция?
А) На 141 больше
B) На 141 меньше.
C) На 55 больше.
D) На 55 меньше.
E) На 4 больше.
№20: Какой из нижеприведенных графиков наиболее точно отражает
зависимость числа не распавшихся атомов радиоактивного вещества от
времени?
А)
B)
C)
D)
E)
№21: Какой из нижеприведенных графиков, наиболее точно отражает
зависимость удельной энергии связи (для данного элемента), от массового
числа?
А)
B)
C)
D)
E)
№22: Определить энергию
- распада ядра
.
А) Поглощается 0,931 МэВ.
B) Выделяется 0,931 МэВ
C) Поглощается 9,31 МэВ.
D) Выделяется 9,31 МэВ.
E) Выделяется 9,32 МэВ.
№23: По какой из нижеприведенных формул, можно рассчитать массу
ядра изотопа
, если его удельная энергия связи ? Где: А- массовое
число: Z -порядковый номер изотопа; c- скорость света; mp - масса
протона; mn - масса нейтрона.
А)
B)
C)
D)
E)
1.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Точечный источник излучает волны в интервале от l1 = 450 нм до l2 =
500 нм.
2.
Время когерентности tС для этого источника излучения по порядку
величины равно …
1) 107 с; 2) 10–14 с; 3) 10–10 с; 4) 10–8 с.
3.
Длина когерентности DС для этого излучения равна …
… 10–6 м; 2) 1015 м; 3) 10–3 м; 4) 103 м.
4.
Геометрическая разность хода лучей 1 и 2 равна …
АД – ВС; 1.2. АВ + ВС – АД;
АВ + ВС; 1.4. АВ + ВС – СД.
5.
5 Оптическая разность хода D лучей 1 и 2 равна …
А). … АС n – АД n1; 2.2. (АВ + ВС) n – АД n1;
Б). (АВ + ВС) n2 – АД; 2.4. (АВ + ВС) n2 – АД n1.
6.
Вычислить длину световой волны в опыте с зеркалами Френеля, если
расстояние между мнимыми источниками света равно 1,37 мм,
расстояние источников света до экрана 2 м. На экране получаются
темные и светлые полосы, причем расстояние между соседними
темными полосами равно 0,8 мм
7.
Определить наименьшую толщину мыльной пленки, при которой могут
стать заметными интерференционные цвета при рассматривании пленки
под углом 45.Показатель преломления мыльной жидкости принять
равным 1,34.
8.
На стеклянный клин с малым углом нормально к его грани падает
параллельный пучок лучей монохроматического света с длиной волны l
= 0,6 мкм. Число m, возникающих при этом интерференционных полос,
приходящихся на l = 1 см, равно 10. Определить угол a клина.
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1
Квантовый характер излучения.
2
Тепловое излучение. Распределение энергии в спектре абсолютно чёрного
тела. Гипотеза Планка о квантах энергии. Формула Планка.
3
Законы
Кирхгофа,
Вина,
Стефана-Больцмана.
Формула
Джинса-
Рэлея.Фотоэффект. Формула Эйнштейна. Фотоны. Эффект Комптона.
4
Экспериментальные основы теории атома. Боровская теория атома
5
Опыты Резерфорда по рассеянию α -частиц. Модель атома Резерфорда.
Постулаты
Бора.Опыт
Франка
и
Герца.Теория
Бора
атома
водорода.Спектральные серии атома водорода.Комбинационный принцип.
6
Корпускулярно-волновой дуализм
7
Гипотеза
де-Бройля
Опыты
Девиссона-Джермера
Соотношения
неопределенностей
8
Элементы квантовой физики.
9
Волновая функция и её вероятностная интерпретация. Общее уравнение
Шредингера Стационарное уравнение Шредингера. Частица в бесконечно
глубокой потенциальной яме. Принцип соответствия.
10 Водородоподобный атом в квантовой механике.
11 Основное
состояние атома водорода. Квантование энергии. Квантование
момента импульса. Квантовые числа. Правила отбора
12 Магнитные свойства атома
13 Орбитальный
магнитный момент электрона в атоме и его квантование.
Тонкая структура оптических спектров. Спин электрона. Опыты Штерна и
Герлаха.
14 Многоэлектронные атомы
15 Принцип Паули. Фермионы и бозоны. Символика электронных состояний.
Периодический закон Менделеева.
16 Оптические спектры атомов
17 Спектры
атомов
щелочных
элементов.
Рентгеновское
излучение.
Нормальный эффект Зеемана. Аномальный эффект Зеемана
18 Молекулы
19 Молекула
молекулы.
водорода. Структура сложных молекул. Спектр двухатомной
20 Квантовые свойства конденсированных сред
21 Модели твердого тела. Статистические распределения Ферми-Дирака и Бозе-
Эйнштейна. Элементы зонной теории. Энергия Ферми. Контактная разность
потенциалов. Сверхпроводимость и сверхтекучесть и их квантовая природа.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
ЛИТЕРАТУРА
Физика атома и атомных явлений
010707.65 специальность «медицинская физика»
Основная литература
1. Иродов, И.Е. Квантовая физика. Основные законы: учеб. пособие для
вузов / И.Е. Иродов– М. : БИНОМ, 2007. – 256 с.
2. Матвеев, А.Н. Атомная физика: учеб. пособие для вузов / А.Н.
Матвеев– М. : Оникс, Мир и Образование, 2007. − 432 с.
3. Сивухин, Д.В. Атомная и ядерная физика (Т.5 Общего курса физики):
учеб. пособие для вузов / Д.В. Сивухин. – М. : ФИЗМАТЛИТ-МФТИ,
2002. – 782 с.
Дополнительная литература
1. Шпольский, Э.В. Атомная физика. Т. 1. Введение в атомную физику:
учеб. пособие для вузов / Э.В. Шпольский − 7-изд. – М. : Наука, 1984. −
552 с.
2. Шпольский, Э.В. Атомная физика. Т. 2. Основы квантовой механики и
3. строение электронной оболочки атома: пособие для вузов / Э.В.
Шпольский − 5-изд. учеб. – М. : Наука, 1984. − 438 с.
4. Добрецов, Л.Н. Атомная физика: учеб. пособие для вузов / Л.Н.
Добрецов – М. : Изд-во физ.-мат. лит., 1960. - С. 62 - 81.
5. Атомная спектроскопия: учеб. пособие для вузов / М.А. Ельяшевич –
М. : ЛИБРОКОМ, 2008. – 416 с.
6. Типлер, П.А. Современная физика: В 2-х т.: учеб. пособие для вузов, Т.
2/ П.А. Типлер, Р.А. Ллуэллин: Пер. с англ. – М. : Мир, 2007. – 416 с.
7. Муравлева, Л.В. Тестовые задания по квантовой и ядерной физике: Ч.
6. / Л.В. Муравлева, В.А. Семин. –– Тула : ТГУ, 2007.– 40 с.
8. Гинзбург,
В.Л. Сборник задач по общему курсу физики. - Кн. 5.
Атомная физика. Физика ядра и элементарных частиц. / В.Л. Гинзбург,
Л.М. Левин, М.С. Рабинович, Д.В. Сивухин. –– под. ред. Д.В.
Сивухина. – М. : Физматлит; ЛАНЬ, 2006. – 184 с.
9. Иродов, И.Е. Задачи по квантовой физике. 2-е изд. учеб. пособие для
вузов / И.Е. Иродов. − М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006. − 216 с.
10.Савельев, И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике: учеб.
пособие для вузов / И.В. Савельев. – М. : ЛАНЬ, 2005. – 288 с.
11. Engel, T. Quantum Chemistry and Spectroscopy / T. Engel. – Pearson
Education, 2005. – 490 p.
12.Анищенко, И.А. Оптика и атомная физика. / И.А. Анищенко, А.А.
Задерновский, М.М. Зверев и др. М. : МГУРЭА, 2002. – С. 48 – 56.
13.Красильников, С.С. Сто одиннадцать задач по атомной физике. / С.С.
Красильников, А.М. Попов, О.В. Тихонова. – М. : МГУ, 2001. – 18 с.
14.Young, Hugh D. University Physics (with Modern Physics) / Hugh D.
Young, Roger A. Freedman. – USA-Canada : Addison Wesley Longman,
2000. – 1513 p.
15.Jones, Edwin R.. Contemporary College Physics. – International Edition
/Edwin R. Jones, Richard L. Childers. – WCB-McGraw-Hill, 1999. – 1025
p.
16.Вихман, Э. Квантовая физика. / Э. Вихман. – М. : Наука, 1974. – 416 с.
17.Борн, М. Атомная физика. / М. Борн. – М. : Мир. - 1970. – 496 с.
18.Герцберг, Г. Спектры и строение простых свободных радикалов / Г.
Герцберг. – М. : Мир, 1974. – 208 с.
19.Фриш, С.Э. Оптические спектры атомов. / С.Э. Фриш. – М.-Л. :
Государственное изд-во физ.-мат. литературы, 1963. – 640 c.
20.Портис, А. Физическая лаборатория (Берклеевский курс физики) / А.
Портис. - М. : Наука, 1972. – 320 с.
21.Гольдин, Л.Л. Лабораторные занятия по физике: учебное пособие / Л.Л.
Гольдин, Ф.Ф. Игошин, С.М. Козел, В.В. Можакев, Л.В. Ногинова,
Ю.А. Самарский, Ф.В. Францессон. – М. : Наука, 1983. – С. 527 – 532.
22.Кнойбюль, Ф.К. Пособие для повторения физики: справочник / Ф.К.
Кнойбюль. – М. : Энергоиздат, 1981. - 254 с.
23.Хьюбер, К-П. Константы двухатомных молекул: справочник в 2-х ч. /
К-П. Хьюбер, Г. Герцберг. − М.: Мир, 1984.
24.Мальцев, А.А. Молекулярная спектроскопия: учебное пособие / А.А.
Мальцев. – М. : МГУ, 1980. – 272 с.
Электронные ресурсы:
1. Макиенко А.В. Атомная физика. Практикум по решению задач. Томск: Изд-во ТПУ, 2003. - 81 с.Атомная физика: Практикум по
решению задач. http://window.edu.ru/resource/308/75308
2. Терлецкий И.А., Каменев О.Т. Физика. Часть 4. Атомная физика:
Учебное пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. - 85 с.Физика.
Часть 4. Атомная физика: Учебное пособие.
http://window.edu.ru/resource/124/45124
