Савельев - Курс общей физики Том 3 - Оптика, Атомная физика, элементарные частицы, страница 2

Формула, Рэлея — Да!ниса $53. Форзгула Планка . $54. Оптическая пнрометрня 6 55. Тормозное рентгеновское ггзлучеиие й 66 Фогозффект . $57. Опыт Боте. Фотоны . $58. Эффект Комптоиа !14 128 134 !44 162 Глава % 6 Глава Глава Глава часть м АТОМНАЯ ФИЗИКА Х. Боровская теория атома,........,, 290 59. Закономерности в атоывых спентрах...... 290 60. Модель атома Томсона . . . . , . . . . . , 293 61. Опыты по рассеянию сг-частиц.

Ядерная модель атома . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 62. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца, . . . . 301 63. Элементарная боровская теория водородного атома 305 Х1, Квантовомеханнческая теория водородного атома 308 64. Гипотеза де-Бройля. Волновые свойства вещества 308 65. Уравнение Шредингера , , .

. . . . . . . 310 66. Кваитовомеханнческое описание движения микрочастиц,......,......,.... 314 67. Свойства волновой фунвции. Квантование.... 320 68. Частица в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме. Прохождение частиц через потенциальный барьер............, . 321 69. Атом водорода . . . . . . . . . . . . 330 ХП. Многоэлектронные атомы......,... 338 70. Спектры щелочных металлов...,,...

338 71. Нормальный эффект Зеемана:...,..., 344 72. Мультиплетность спектров н спин электрона . . . 347 73. Момент импульса в кваитовои механике . . . . . 354 74. Результирующий момент многоэлектроииого атома . 357 75. Аномальный эффект Зеемама......, ., 360 76. Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням '....,...

„...,.... 387 77. Периодическая система элементов Менделеева . . . 369 78. Рентгеновские спектры . . . . . . . . . , . . 377 79. Ширина спектральных линий . . . . . . . . 381 80. Вынужденное излучение.....,..... 386 ХП!. Молекулы и кристаллы........... 339 81. Энергия молекулы.........,... 389 82. Молекулярные спектры .......... 395 83. Комбинационное рассеяние света........ 403 84. Теплоемкость кристаллов.....,..... 4% 85. Эффект Мессбауэра............. 417 66 Лазеры. Нелинейная оптика......... 424 члсть гм ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ Глава Х1Ч.

Атомное ядро . $87. Состав н характеристнна атомного ядра 6 88. Масса н знертия связи ядра . $89. Природа ядерных сил . 434 . 434 . 438 . 441 5 $ 90. Радиоактивность . . . . . . . . . . . . . 448 $ ЯФ. Ядерные реакции.........,... 457 $82" .'Деление вдер ........,..... 468 $ 98." Термоядерные реаквни . . . . . . , . . . . 472 Глава ХЧ. Элементарные частицы.......... г 476 $8%.

Космические лучи ........... 476 $ %. Методы набл~одения элементарных частиц.... 478 $96. Классы элементарных частиц и виды взаимодействий . 482 $97. Частицы и античастгпзы....,...... 487 28. Изсгопический спин...,........ 496 Ж Странные частицы.........., .. 499 $100. Несохранение четности в слабых взаимодействиях 503 $101. Нейтрино 609 $ фЖ Систематика элементарных частиц . . .

. . . . 512 Приложение. Голографии, 518 Предметный указатель 522 ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ При подготовке к настоящему изданию сделан ряд изменений и дополнений. Заново написан $42 «Релятивистская динамика>. Существенные добавления и изменения сделаны в параграфах 11,!6, 17, 32, 66, 68, 77 и 86. Небольшие добавления и изменения сделаны в некоторых других параграфах.

При ссылках на первый и второй тома курса имеется в виду четвертое издание этих томов. Выражаю благодарность всем, кто критическими замечаниями и советами содействовал улучшению книги. И. Савельев Октябрь !970 г. ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ Курс общей физики, который завершается этим томом, предназначается прежде всего для студентов инженерно-физических специальностей агузов. Курс возник как итог многолетней работы автора на кафедре общей физики Московского инженерно-физического института.

Автор постоянно общался со студентами не только через барьер лекторской кафедры, но и на практических занятиях, консультациях, экзаменах и зачетах. Изложение многих вопросов оттачивалось во время этих весьма плодотворных для автора встреч. Большую помощь в создании курса оказали также коллеги автора по кафедре, с которыми обсуждались построение и методика изложения отдельных разделов курса. Особо следует отметить роль в создании курса доцентов кафедры О. И.

Замши и И. Е. Иродова. И. Савельев члсть ) оптикл ГЛАВА ! ВВЕДЕНИЕ ф 1. Основные законы оптики С давних времен известны четыре основных закона оптических янлений: 1) закон прямолинейного распространения света; 2) закон независимости световых лучей; 3) закон отражения света; 4) закон преломления света. Е однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Это вытекает из того, что непрозрачные предметы при освещении их источниками малых размеров дйют тени с резко очерченными границами. Закон прямолинейного распространения является приближенным; при прохождении света через очень л1алые отверстия наблюдаются отклонения от прямолинейности, тем ббльшие, чем меньше отверстие. Независимость световых лучей заключается в том, что они при пересечении не возмущают друг друга. Пересечения лучей не мешают каждому из них распространяться независимо друг от друга '). При прохождении света через границу двух прозрачных веществ падающий луч разделяется на два — отраженный и преломленный (рис. 1).

Направления этих лучей определяются законами отражения и преломления света. Закон отражения света гласит, что отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, ') Независимость световых лучей наблюдается лишь при ие слишком больших интенсивностях света. При интенсивностях, получаемых с помощью лазеров, независимость световых лучей нереста т соблюдаться (см. $86). восстановленной в точке падения.

Угол отражения равен углу падения '): — Г,' 1'и (1.1) Закон преломления света формулируется следующим образом: преломленный луч лежит в одной плоскости с падаюи)им лучом и нормалью, восстановленной в точке Рис. 1. Рнс. 2. падении. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных веи)еств: = йаь (1.2) Величина п,з называется относительным показателем преломления второго вещества по отношению к первому з). Погрузим в вещество 1 плоскопараллельную пластинку из вещества 2 (рис. 2). Опыт даст, что луч, прошедший через пластинку, оказывается параллельным падающему лучу.

Напишем соотношение (1.2) для преломления луча на обеих поверхностях пластинки: l з!п 1з .~ = не~ з1п 1~ з!п1, = %2~ з1п гз (1.3) ') Знак минус при ~', означает, что углы 1, и б отсчитыааготса в разные стороны от нормали. Подробнее об атом см. в копне параграфа. з) Заметим, что если условно считать для отражения па = — 1, то уравнение (1.2) будет описывать и отражение света. 10 (для второй поверхности в законе (1.2) взят показатель преломления первого вещества по отношению ко второму, т.

е. пм). Из геометрических соображений 1,'=1т; углы 1, и 1', одинаковы, поскольку луч после прохождения через пластинку остался параллельным прежнему направлению. Поэтому, перемножив выражения (1.3), получим, что пг1 = 1 (1.4) лм Отсюда вытекает закон обратимости (или взанмности) световых лучей: если навстречу луну, Рис. 3. претерпевшему рлд отражений и преломлений, пустить другой луч, то он пойдет по тому же пути, что и первый (прямой) луч, но в обратном направлении Показатель преломления вещества по отношению к пустоте называется абсолютным показателем преломления (или просто показателем преломления) данного вещества.

Вещество с ббльшим показателем преломления называется апти ческ и более плотным. Относительный показатель преломления двух веществ пп связан простым соотношением с их абсолютными показателямн преломления и, и пь Чтобы найти это соотношение„рассмотрим прохождение луча-через две сложенные вместе плоскопараллельные пластинки, помещающиеся в пустоте (рис. 3). В этом случае луч, прошедший через обе пластинки, так же как и в случае одной 11 пластинки, параллелен падающему лучу, т.е. !' = 1.

Напишем условна (1.2) для всех трех преломляющих поверхностей. При этом для первой поверхности нужно. взять относительный показатель преломления вещества! по отношению к вакууму, т. е. абсолютный показатель преломления первого вещества пь а для третьей поверхности — относительный показатель'преломления вакуума по отношению к веществу 2, который согласно (1А) равен 1/пь где пз — абсолютный показатель преломления второго вещества. Таким образом, ./ и ь!и! Мп!! з!и! ! мп !', " з!и !1 !ь в!и !' пч ' Перемножив эти выражения и учтя, что Р=!, 1,'=г, н 1.'= 1гв придем к соотношению: п!пп/пз = 1, откуда п!з! — — — ' .

(1.5) и, ' Итак, отлагательный показатель преломления двух веществ равен отношению их абсолютных показателей преломления. Использовав соотношение (1.5), закону преломления (1.2) можно придать следующий вид: и! з(п ! ! = пт з!и гь (1.5) Из этой формулы видно, что при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную луч удаляется от нормали к поверхности (рис. 4). Увеличе(и, щ ' б иие угла падения !, сопрово- ждается более быстрым ростом ~мзь т . т' л угла переломления !з и по дости4айгее женин углом 1! значения ь 1„р,„— — агсяп и!з (1.7) угол !г становится равным и/2. Рис. 4. Величина (1.7) называется п ред- ел ьныцц углом.

Энергия, которую несет с собой падающий луч, распределяется между отраженныМ и преломленным лучами. По мере увеличения угла падения интенсивность отраженного луча растет, интенсивность же преломленного луча убывает, обращаясь в нуль при предельном угле. !2 ПРн Углах падениЯ, заключенных в пРеделах от юврел до М2, свет во вторую среду не проникает'), интенсивность отраженного луча равна интенсивности падающего.