Модуль 5. Квантовая и атомная физика.

5.1 Корпускулярно-волновой дуализм материи.

Лекция 29. Корпускулярно-волновой дуализм вещества. Гипотеза де Бройля и её экспериментальное подтверждение. Формула де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. (Электронография. СРС). Соотношение неопределенностей Гейзенберга как проявление корпускулярно-волнового дуализма материи. Границы его применимости. Наборы одновременно измеримых величин.

 

5.2 Уравнение Шредингера.

Лекция 30. Задание состояния микрочастиц с помощью волновой функции. Волновая функция (пси-функция) и её физический смысл. Амплитуда вероятности, плотность вероятности, вероятность в квантовой теории. Общее уравнение Шредингера. Суперпозиция состояний в квантовой теории. Стационарное волновое уравнение движения микрочастиц (уравнение Шредингера). Определение волновой функции свободно движущейся частицы. Частица в бесконечно глубоком потенциальном ящике. Квантовый гармонический осциллятор. Прохождение частиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект. Принцип соответствия Бора.

 

5.3 Атом.

Лекция 31. Решение уравнения Шредингера для атома водорода и водородоподобных атомов в квантовой механике. Энергетические уровни электрона в водородоподобном атоме. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Пространственное распределение электрона в атоме водорода. Основное состояние электрона в атоме водорода. (Спектры водородоподобных атомов. Правила отбора. СРС).

Лекция 32. Структура электронных уровней в сложных атомах. (Мультиплетность спектров. СРС).  Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны. Вырожденные и невырожденные коллективы.

Лекция 33. Многоэлектронные атомы. (Типы связей электронов в атомах. СРС). Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов Менделеева. Оптические и рентгеновские спектры атомов. Се­ри­альные формулы. Рентгеновское излучение. Сплошной спектр рентгеновского излучения и его коротковолновая граница. Харак­теристический спектр. Закон Мозли. (Рентгеновская дефектоскопия. СРС).

 

Модуль 6. ОСНОВЫ ФИЗИКИ МАКРОСИСТЕМ.

6.1 Макро- и микросостояния. Уравнения состояния.

Лекция 34. Макроскопические и микроскопические параметры. Реальные газы. Уравнение состояния реального газа. Реальные изотермы. Критическое состояние вещества. Идеальные газы. Уравнение состояния идеального газа. (Давление газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. СРС). Средняя энергия движения молекул. (Молекулярно-кинетический смысл температуры. СРС).

 

Основы термодинамики.

Лекция 35. Количество теплоты. Работа газа при изменении его объема.

Первое начало термодинамики. (Применение первого начала термоди-намики к изопроцессам. СРС).  Теплоемкость. Молярная и удельная теплоемкость. Уравнение Майера. Классическая теория теплоемкости идеальных газов и ее недостаточность. Адиабатный процесс. (Уравнение Пуассона. СРС).

Лекция 36. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его к.п.д. (Вывод к.п.д. цикла Карно. СРС). Второе начало термодинамики. Энтропия, как термодинамический потенциал. Энтропия идеального газа. Статистическое толкование второго начала термодинамики.

 

Явления переноса.

Лекция 37. Процессы в неравновесных системах. (Среднее число столкновений и длина свободного пробега молекул в газах. СРС). Явление диффузии. Уравнение диффузии. Коэффициент диффузии для газов. Явление теплопроводности. Уравнение теплопроводности. Коэффициент теплопроводности для газов. Явление внутреннего трения (вязкости). Уравнение вязкости. Коэффициент вязкости для газов.

 

6.4 Начала статистической физики.

Лекция 38. Фазовое пространство. Элементарная ячейка фазового пространства. Функция распределения. Распределение Максвелла по скоростям. (Средняя, среднеквадратичная и наиболее вероятная скорости молекул идеального газа. Распределения Больцмана Барометрическая формула. СРС).  Статистическое описание квантовых систем. Квантование фазового пространства. Плотность состояний. Распределение Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Идеальные квантовые газы.