Часть 2. Волновые процессы. Волновая и квантовая оптика. Квантовая механика. Многоэлектронные атомы
Методические указания для студентов дневной формы обучения машиностроительного факультета
Составитель: Р. К. Лукс
Ульяновск
УДК 53 (076)
ББК 22.2я7
К32
К32 Конспекты лекций по физике: методические указания для студентов машиностроительного факультета /сост. Р. К. Лукс. – Ульяновск: УлГТУ, 2013. – 62 с.
Сборник конспектов лекций по физике составлен в соответствии с типовой программой общего курса физики и федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлениям подготовки
19020165 – Наземные транспортно – технологические комплексы,
19060062 – Автомобили и автомобильное хозяйство,
15070062 – Машины и обработка металлов давлением,
15190062 – Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
Конспекты лекций включает теоретический материал, позволяющий студентам в компактной форме получить достаточную информацию о физических явлениях и закономерностях, необходимых для развития физического мышления и подготовки научной базы, без которой невозможно успешное решение профессиональных задач.
УДК 53 (076)
ББК 22. 2я7
СОДЕРЖАНИЕ
Лекция 1
1.1. Волны. Плоские и сферические волны ………………………………………………. 5
1.2. Поток энергии волны ………………………………………………………………….. 7
1.3. Групповая скорость волны …………………………………………………………….. 8
Лекция 2
2.1. Интерференция волн …………………………………………………………………… 9
2.2. Стоячие волны …………………………………………………………………………..10
2.3. Звуковые волны ………………………………………………………………………… 12
2.4. Эффект Доплера ……………………………………………………………………… .. 12
2.5. Электромагнитные волны ………………………………………………………………14
2.6. Энергия электромагнитной волны. Вектор Умова – Пойнтинга ……………………. 15
Лекция 3
3.1. Отражение и преломление света. Полное отражение …………………………………16
3.2. Тонкая линза. Формула линзы …………………………………………………………..18
3.3. Основные фотометрические характеристики …………………………………………. 21
Лекция 4
4.1. Интерференция световых волн. Когерентные источники …………………………… 23
4.2. Пространственная и временная когерентность ………………………………………. 24
4.3. Интерференция на тонкой пленке …………………………………………………….. 26
4.4. Практическое применение интерференции. Интерферометры ……………………… 27
Лекция 5
5.1. Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля …………… 28
5.2. Дифракция Френеля на круглом отверстии ………………………………………….. 30
5.3. Дифракция Фраунгофера на одной щели …………………………………………….. 31
5.4. Дифракционная решетка ………………………………………………………………. 33
5.5. Дифракция рентгеновсих лучей ……………………………………………………… 34
Лекция 6
6.1. Взаимодействие света с веществом …………………………………………………… 35
6.2. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа ………………………………………………… 37
6.3. Законы теплового излучения ……………………………………………………………39
Лекция 7
7.1. Внешний фотоэффект. Законы фотоэффекта …………………………………………..40
7.2. Эффект Комптона ……………………………………………………………………….. 41
7.3. Природа электромагнитного излучения ……………………………………………….. 42
7.4. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома ………………………………………. 43
7.5. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца ………………………………………………43
Лекция 8
8.1. Спектры атома водорода по теории Бора ……………………………………………… 45
8.2. Волны де Бройля. Опыты, подтверждающие волновые свойства частиц …………… 47
8.3. Соотношения неопределенностей Гейзенберга ……………………………………….. 48
Лекция 9
9.1. Вероятностный смысл волн де Бройля. Волновая функция ………………………… 50
9.2. Уравнение Шредингера ………………………………………………………………… 51
9.3. Микрочастица в прямоугольной потенциальной яме с бесконечно
высокими стенками ………………………………………………………………………….. 52
Лекция 10
10.1. Прохождение частиц через потенциальный барьер …………………………………..54
10.2. Орбитальный момент импульса и магнитный момент электрона в классической и квантовой механике ………………………………………………………………………… 55
10.3. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона ………………………………………… 56
Лекция 11
11.1. Состояние электрона в атоме. Принцип Паули. Структура многоэлектронного
атома …………………………………………………………………………………………..57
11.2. Рентгеновское излучение ………………………………………………………………..59
11.3. Энергия молекулы ……………………………………………………………………… 60
Библиографический список ………………………………………………………………… 62
Лекция 1