Материал: Иродов. т5 Квантовая физика Основные законы. 2014, 256с
И.Е. Иродов
КВАНТОВАЯ
ФИЗИКА
основные
законы
6-e издание (электронное)
Москва БИНОМ. Лаборатория знаний
2014
УДК 530.145(075) ББК 22.31.я7
И83
Иродов И. Е.
И83 Квантовая физика. Основные законы [Электронный ресурс] : учебное пособие / И. Е. Иродов. — 6-е изд. (эл.). — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — 256 с. : ил.
ISBN 978-5-9963-2302-9
Учебное пособие содержит теоретический и экспериментальный материал, относящийся к основным идеям квантовой физики, а также разбор многочисленных примеров и задач, где показано, как следует подходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом и часто являются его развитием и дополнением. Материал книги, насколько возможно, освобожден от излишней математизации — основной акцент перенесен на физическую сторону рассматриваемых явлений.
Для студентов физических и инженерно-технических специальностей вузов.
УДК 530.145(075) ББК 22.31.я7
По вопросам приобретения обращаться: «БИНОМ. Лаборатория знаний» Телефон: (499) 157-5272
e-mail: binom@Lbz.ru, http://www.Lbz.ru
ISBN 978-5-9963-2302-9 |
c |
○БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007 |
|
Содержание |
|
|
H |
|
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
5 |
|
Введение |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
Глава 1. |
Квантовые свойства электромагнитного |
|
|
излучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
§ 1.1. Проблема теплового излучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
|
§ 1.2. Фотоэффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
12 |
|
§ 1.3. Тормозное рентгеновское излучение . . . . . . . . . . . . . |
19 |
|
§ 1.4. Опыт Боте. Фотоны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
21 |
|
§ 1.5. Эффект Комптона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
|
Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
29 |
|
Глава 2. Атом Резерфорда–Бора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
36 |
|
§ 2.1. Ядерная модель атома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
36 |
|
§ 2.2. Спектральные закономерности . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
42 |
|
§ 2.3. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца . . . . . . . . . |
44 |
|
§ 2.4. Боровская модель атома водорода . . . . . . . . . . . . . . . . |
47 |
|
Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
53 |
|
Глава 3. Волновые свойства частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . |
60 |
|
§ 3.1. Гипотеза де-Бройля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
60 |
|
§ 3.2. Экспериментальные подтверждения гипотезы де- |
|
|
|
Бройля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
63 |
§ 3.3. Парадоксальное поведение микрочастиц . . . . . . . . . |
69 |
|
§ 3.4. Принцип неопределенности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
73 |
|
Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
79 |
|
Глава 4. Уравнение Шредингера. Квантование . . . . . |
85 |
|
§ 4.1. Состояние частицы в квантовой теории . . . . . . . . . . . 85 § 4.2. Уравнение Шредингера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 § 4.3. Частица в прямоугольной яме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 § 4.4. Квантовый гармонический осциллятор . . . . . . . . . . . 96 § 4.5. Потенциальные барьеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Глава 5. Основы квантовой теории . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
§ 5.1. Операторы физических величин . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 § 5.2. Основные постулаты квантовой теории . . . . . . . . . . . 113 § 5.3. Квантование момента импульса . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 § 5.4. Ротатор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4 |
Содержание |
|
Глава 6. Квантование атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
131 |
|
|
§ 6.1. Квантование атома водорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
131 |
|
§ 6.2. Уровни и спектры щелочных металлов . . . . . . . . . . . |
137 |
|
§ 6.3. Спин электрона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
141 |
|
§ 6.4. Механический момент многоэлектронного атома . . |
147 |
|
§ 6.5. Принцип Паули. Заполнение электронных обо- |
|
|
лочек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
150 |
|
§ 6.6. О периодической системе элементов Д. И. Менде- |
|
|
леева . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
152 |
|
§ 6.7. Характеристические рентгеновские спектры . . . . . . |
156 |
|
Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
161 |
Глава 7. Магнитные свойства атома . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
§ 7.1. Магнитный момент атома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 § 7.2. Эффекты Зеемана и Пашена–Бака . . . . . . . . . . . . . . . 171 § 7.3. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) . . . . . 176 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Глава 8. Атомное ядро . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
183 |
§ 8.1. Состав и характеристика атомного ядра . . . . . . . . . . |
183 |
§ 8.2. Масса и энергия связи ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
186 |
§ 8.3. Ядерные силы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
191 |
§ 8.4. Радиоактивность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
194 |
§ 8.5. Основные типы радиоактивности . . . . . . . . . . . . . . . . |
197 |
§ 8.6. Эффект Мессбауэра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
203 |
§ 8.7. Ядерные реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
207 |
Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
216 |
Глава 9. Элементарные частицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
223 |
§ 9.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 § 9.2. Систематика элементарных частиц . . . . . . . . . . . . . . 225 § 9.3. Античастицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 § 9.4. Законы сохранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 § 9.5. Четность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 § 9.6. Изотопический спин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 § 9.7. Кварковая модель адронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
1. Основные соотношения релятивистской динамики . . . . 245 2. Вывод формулы (2.1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 3. Соотношения между единицами некоторых величин . . 247 4. Формулы некоторых величин в гауссовой системе
и в СИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 5. Массы легких нуклидов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 6. Греческий алфавит . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 7. Некоторые физические константы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252