И.Е. Иродов - Квантовая физика. Основные законы

И.Е.ИродовКВАНТОВАЯ ФИЗИКА. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫУчебное пособие содержит теоретический и экспериментальный материал,относящийся к основным идеям квантовой физики, а также разбормногочисленных примеров и задач, где показано, как (по мнению автора) следуетподходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом и частоявляются его развитием и дополнением.

Материал книги, насколько возможно,освобожден от излишней математизации — основной акцент перенесен нафизическую сторону рассматриваемых явлений.Для студентов физических и инженерно-технических специальностей вузов.СодержаниеПредисловие5Принятые обозначения6Часть I. Введение в квантовую физику7Глава 1. Квантовые свойства электромагнитного излучения9§ 1.1. Проблема теплового излучения9§ 1.2. Фотоэффект12§ 1.3.

Тормозное рентгеновское излучение19§ 1.4. Опыт Боте. Фотоны21§ 1.5. Эффект Комптона24Задачи29Глава 2. Атом Резерфорда — Бора36§ 2.1. Ядерная модель атома36§ 2.2. Спектральные закономерности42§ 2.3. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца44§ 2.4. Боровская модель атома водорода47Задачи53Глава 3. Волновые свойства частиц60§ 3.1. Гипотеза де-Бройля60§ 3.2. Экспериментальные подтверждения гипотезы де-Бройля63§ 3.3. Парадоксальное поведение микрочастиц.69§ 3.4. Принцип неопределенности73Задачи79Глава 4.

Уравнение Шредингера. Квантование85§ 4.1. Состояние частицы в квантовой теории85§ 4.2. Уравнение Шредингера87§ 4.3. Частица в прямоугольной яме90§ 4.4. Квантовый гармонический осциллятор96§ 4.5. Потенциальные барьеры100Задачи103Глава 5. Основы квантовой теории111§ 5.1. Операторы физических величин111§ 5.2. Основные постулаты квантовой теории.113§ 5.3. Квантование момента импульса§ 5.3. РотаторЗадачиЧасть II.

Физика атомовГлава 6. Квантование атомов§ 6.1. Квантование атома водорода.§ 6.2. Уровни и спектры щелочных металлов§ 6.3. Спин электрона§ 6.4. Механический момент многоэлектронного атома§ 6.5. Принцип Паули. Заполнение электронных оболочек§ 6.6. О периодической системе элементовД. И. Менделеева§ 6.7. Характеристические рентгеновские спектры.ЗадачиГлава 7. Магнитные свойства атома§ 7.1. Магнитный момент атома.§ 7.2. Эффекты Зеемана и Пашена-Бака§ 7.3. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)ЗадачиЧасть III. Атомное ядро и элементарные частицыГлава 8.

Атомное ядро§ 8.1. Состав и характеристика атомного ядра§ 8.2. Масса и энергия связи ядра.§ 8.3. Ядерные силы§ 8.4. Радиоактивность§ 8,5. Основные типы радиоактивности§ 8.6. Эффект Мессбауэра§ 8.7. Ядерные реакцииЗадачиГлава 9. Элементарные частицы§ 9.1. Введение§ 9.2. Систематика элементарных частиц§ 9.3. Античастицы§ 9.4. Законы сохранения§ 9.5. Четность§ 9.6. Изотопический спин.§ 9.7.

Кварковая модель адроновЗадачиПриложенияПредметный указательПредметный указательАдроны 230— удельная 199Активность 199Альфа-распад 201118123125131133133139143149152154158163169169173178180185187187190195198201207211220227227229231233237239241244249262Аннигиляция 232Антикатод 19Антинейтрон 231Антипротон 231Античастицы 231Аромат кварка 241Атомная единица массы 187Атом Резерфорда-Бора 36Барионы 230Барн 212Барьер потенциальный 103Беккерель 199Бета-распад 203— спектр 204Бозоны 229Взаимодействия фундаментальные228— гравитационные 228— сильные 228— слабые 228— спин-орбитальные 148— электромагнитные 228Волна де-Бройля 60Время жизни ядра среднее 200Время жизни элементарных частиц229— ядерное 213Выход ядерной реакции 211, 212Гамильтониан 114Гамма-распад 206Гипероны 231Гипотеза де-Бройля 60— спина 143— Юкава 196Глюоны 230, 243Гравитоны 230Граница коротковолновая 20— красная фотоэффекта 13, 15— серии 43Давление света 34Движение инфинитное 95— частицы свободное 103Действие 11, 72Дейтерий 189Дейтрон 189Дефект массы 191Дисперсия дебройлевских волн 61Дифракция рентгеновских лучей 65— электронов 64, 65Длина волны дебройлевская 60— — комптоновская 27Дуализм корпускулярно-волновой24, 60Единица атомной массы (а.е.м.) 187Единицы внесистемные 254Закон Мозли 160— радиоактивного распада 199Закономерности спектральные 42— тонкой структуры 147, 148Закон сохранения барионного заряда234— — изоспина 240— — лептонного заряда 235— — странности 236— — четности 238Законы сохранения точные иприближенные 233Заряд барионный 234— лептонный 235— электрический 234Заряды 231, 234Значения собственные 89, 118— физических величин средние 111Застройка периодической системы155Излучение равновесное 9— рентгеновское тормозное 19— — характеристическое 159— тепловое 9— черное 9 Изоспин 240Изотопы 188Инвариантность фундаментальныхвзаимодействий 238Инверсия 237Канал ядерной реакции 211Квант действия 11— поля 195Квантование 89— атома водорода!33— пространственное 122Кванты световые 12Кварки 241К-захват 203— серия 159Классификация взаимодействий 228,229Колебания молекул 99Коммутативность операторов 113Конверсия внутренняя 206Конфигурация электронная 156Коэффициент прозрачности 103Край полосы поглощения 161Красота (прелесть) 237, 241Кратность вырождения 135Критерий классического описания 72— наличия распределения 116Кюри 199Лапласиан 114Лептоны 230Линия резонансная водорода 43— — лития 143Л-система 6Магнетон Бора 52— ядерный 187Масса нейтрона 187— приведенная 50— протона 187Мезоны 230Метод задерживающего поля 45— изохромат 20Механизм взаимодействия нуклонов195Множитель (фактор) Ланде 172Модели ядер 197Модель адронов кварковая 241— атома водорода воровская 47— — ядерная 36— цветных кварков 243Молекула двухатомная 99, 123, 124Момент импульса 115, 118— магнитный 51, 169— орбитальный 52, 149— полный 145, 150— спиновый 144, 149— магнитный полный 172— — орбитальный 169— — спиновый 171Мультиплетность 147Мультиплеты спектральные 143— изотопические 239Насыщение ядерных сил 194, 195Независимость ядерных силзарядовая 195Нейтрино 188, 204— мюонное 235— таонное 235— электронное 235Нейтрон 188Несохранение четности 239Номер атомный 188Нуклиды 188Нуклоны 187, 231Обозначения спектральные 151Оболочка 153— замкнутая 154— заполненная 154— ядерная 198 Оператор 112— квадрата импульса 114— кинетической энергии 114— координаты 113Оператор Лапласа (лапласиан) 88,114, 133— линейный 113— момента импульса 115— полной энергии (гамильтониан)114— проекции импульса 113— — момента импульса 115, 120— углового момента 120Операторы коммутирующие 113Опыт Боте 21— Боте и Гейгера 28— By 239— Дэвиссона и Джермера 63— Комптона 24— Паунда и Ребки 210— Резерфорда 36— с нейтронами и молекулами 68— с одиночными электронами 69— со щелью 76— Томсона и Тартаковского 68— Фабриканта, Бибермана, Сушкина69— Франка и Герца 45— Штерна и Герлаха 170Особенности ядерных сил 195Остов атома 139, 142Осциллятор квантовый 96, 97Отношение гиромагнитное 52, 169Параметр прицельный 37Переносчики взаимодействия 230Период полураспада 200Плотность вероятности 86— излучения спектральная 10— потока вероятности 101Поглощение резонансное γ-лучей 209Подоболочка 153Полосы колебательно-вращательные124Поляризация зеемановскихкомпонент 175,176Поправка ридберговская 141Порог реакции 217— фотоэффекта 15Постоянная Планка 11— распада 199— Ридберга 42Постулаты Бора 44— квантовой теории основные 113Потенциал внутренний металла 67Потенциалы резонансные 47Поток частиц 38Правила отбора квантового числавращательного 123— — — — колебательного v 98— — — — орбитального l 142— — — — полного момента j 147— — квантовых чисел L, S, J 152— — — — магнитных mL, ms, m.j173, 178— Хунда 157Правило квантования Бора 47— частот Бора 44Преломление дебройлевских волн 66,82Принцип бесцветности адронов 242— неопределенности 73— Паули 152, 153— суперпозиции 87Проекция изоспина 240— момента импульса 115,120Проникновение частицы сквозьбарьер 103Протон 187Прохождение частицы через порог100, 101Пси-функция 71, 85— нормированная 87Работа выхода 14 Радиоактивность198Радиоспектроскопия 180Радиоспектроскопы 180Радиус боровский 48, 136— ядра 189Размер атома водорода 77Разность потенциаловзадерживающая 13, 17— — контактная 16Распад электронный 203— позитронный 203Рассеяние альфа-частиц 36Реакция ядерная 211— — прямая (срыва) 213— — через составное ядро 212— — экзоэнергетическая 214— — эндоэнергетическая 214Резонанс электронныйпарамагнитный (ЭПР) 179Резонансы барионные 231— мезонные 230 Рождение пар 232Ротатор 123Свойства операторов некоторые 112Связь нормальная 150— Рессель-Саундерса 150, 176— j-j 151Серии спектральные 42, 49Серия Бальмера 42— Лаймана 43— Пашена 43Серии щелочных металлов 142, 143Серия щелочных металлов главная142— — — диффузная 142— — — резкая 142Сечение дифференциальное 39— эффективное 39, 211Сила магнитная 170Силы взаимодействиякороткодействующие 194— — ядерные 41, 195Символы состояний 135, 151— термов 147Скорость дебройлевских волнгрупповая 61— — — фазовая 61Сложение угловых моментов 149Смещение гравитационное 209— зеемановское 174— комптоновское 25— лоренцево 174Соотношения неопределенностей 73,74— релятивистской динамики 251Состав ядра 187Состояние вырожденное 135— нечетное 238— основное 48— стационарное 44, 88— частицы 85— четное 238Состояния собственные 116Спектр вращательных уровней 124— колебательно-вращательный 99,124— линейчатый 42— молекулы вращательный 124— поглощения рентгеновскогоизлучения 161— характеристический 159— щелочных металлов 139, 140Спин 143— изотопический (изоспин) 240— ядра 189Столкновение лобовое 53— нелобовое 54Странность 236Структура сверхтонкая спектральныхлиний 190— тонкая 146— — рентгеновских спектров 162— — спектральных линий 143— — уровней щелочных металлов143, 146, 147Схема уровней атома водорода 49— — — лития 140— ядерной реакции энергетическая216Таблица элементарных частиц 258,259Теория Бора 47, 48— фотоэффекта Эйнштейна 14— эффекта Комптона 20Термы 50Типы радиоактивности 201— связи 150Ток насыщения 12, 17Триплеты 143, 148Тритий 189Тритон 189Уравнение Шредингера временное88, 89— — стационарное 88, 89Уровни возбуждения ядра 218— вращательные 123— колебательные 99Условие нормировки 86Условия естественные (стандартные)89, 117Усреднение физических величин 111Уширение линии естественное 74Фактор (множитель) Ланде 172Фермионы 229Физика высоких энергий 228— квантовая 11— классическая 11Формула Бальмера 42— — обобщенная 43— Брэгга-Вульфа 65— де-Бройля 60— Резерфорда 38— Эйнштейна 14Фотон 22, 230Фототок 12Фотоэффект 12Функция волновая 71— собственная 89, 118— — основного состояния атомаводорода 137Характеристика атомного ядра 188— фотоэлемента 12Цвет кварка 242If-система (отсчета) 6, 215Частица в прямоугольной яме 90Частицы истинно нейтральные 232— — элементарные 227, 230, 244— виртуальные 196— квазистабильные 230— стабильные 229, 230— странные 236Чётность 237— внутренняя 238Числа магические 198Число волновое 42— квантовое главное 134— — вращательное 123— — зарядовое 188— — магнитное 121, 134— — орбитальное (азимутальное)119, 134— — полного момента 145, 150— — спиновое 144— массовое 188Шарм (очарование) 237, 241Ширина уровней 74, 208, 219Электроны свободные 26— эквивалентные 156Энергия альфа-распада 201— бета-распада 203— возбуждения ядра 219Энергия вращательная 123— ионизации 49— квантового осциллятора 97— нулевая 97— связи атома водорода 49— — ядра 190— — — удельная 192— ядерной реакции 214Эффект Доплера 35, 209— Зеемана 173— — простой 174— — сложный 176— Комптона 25— — обратный 33— Мессбауэра 209— Пашена-Бака 177— туннельный 102, 202Ядра магические 198Ядро дочернее 198— материнское 198— промежуточное (составное) 212— радиоактивное 198— составное 212.