ВОПРОСЫ

для закрепления лекционного материала по курсу физики

IVсеместра 2020года

 

         Лекция 7. Измерение физических величин в квантовой механике.

  1. Сформулируйте основные постулаты квантовой механики.
  2. Что получается в результате измерения какой-либо квантово-механической величины?
  3. С какой вероятностью выпадает при измерении то или иное ее значение?
  4. Какие по своим свойствам операторы используются в квантовой механике?
  5. Сформулируйте условия возможности одновременного измерения двух квантовомеханических величин.

 

Лекция 8. Квантовая теория атома.

 

  1. Опыты Э. Резерфорда по рассеянию -частиц. Планетарная модель атома.
  2. Постулаты Н. Бора. Теория Н. Бора атома водорода.
  3. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Энергетический спектр и волновые функции электрона в атоме водорода и водородоподобных атомах.
  4. Квантовые числа, правила отбора для квантовых чисел.
  5. Спин электрона. Кратность вырождения энергетических состояний.

 

Лекция 9. Спонтанное и индуцированное излучение.

 

  1. Коэффициенты «А» и «В» Эйнштейна.
  2. Активные среды с инверсной заселенностью энергетических уровней.
  3. Оптические квантовые генераторы.
  4. Условие генерации излучения в лазере. Условие положительной обратной связи.
  5. Характеристики лазерного излучения.

 

 

Лекция 10. Квантовые системы из одинаковых частиц.

 

  1. Принцип тождественности одинаковых частиц в квантовой механике.
  2. Симметричные и антисимметричные волновые функции тождест-венных микрочастиц. Бозе- и ферми-частицы. Роль спина в поведении системы микрочастиц.
  3. Принцип Паули. Его значение в объяснении Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
  4. Бозе-конденсация в системе бозе-частиц. Сверхтекучесть жидкого гелия и сверхпроводимость металлов.
  5. Описание Бардиным, Купером и Шриффером явления сверх-проводимости. Куперовские пары.

 

Лекция 11. Квантовые статистические распределения.

 

  1. Распределение частиц по энергии в классической и квантовой   механике.
  2. Распределение Бозе-Эйнштейна. Случаи постоянного и переменного числа частиц.
  3. Распределение Ферми-Дирака. Функция распределения частиц по энергиям. Энергия Ферми, импульс Ферми, скорость Ферми.
  4. Электронный газ в металлах. Какие опыты доказывают существование почти свободных электронов в металлах?
  5. Вырожденный электронный газ, температура вырождения.

 

Тема «Эмиссия электронов из металла».

 

  1. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия.
  2. Формула Ричардсона и формула Ричардсона-Дэшмана.
  3. Эффект Шоттки.
  4. Холодная (автоэлектронная, полевая) эмиссия.
  5. Современные достижения в эмиссии электронов с использованием нанотехнологий. Катоды с углеродными нанотрубками.

 

Лекция 12. Зонная теория твердых тел.

 

  1. Образование энергетических зон для электронов в кристалле.
  2. Что такое валентная зона?
  3. Зонная структура в металлах, полупроводниках и диэлектриках.
  4. Узкозонные и широкозонные полупроводники.
  5. Зависимость от температуры проводимости металлов и проводимости полупроводников.

 

Тема «Энергетический спектр электронов в кристалле».

 

  1. Приближение сильной и слабой связи. Модель почти свободных электронов.
  2. Модель Кронига-Пенни.
  3. Динамика электронов в кристаллической решетке. Эффективная масса электрона.

 

Лекция 13. Собственная и примесная проводимость полупро-водников.

 

  1. Собственная проводимость полупроводников. Носители тока в соб-ственных полупроводниках. Электроны и дырки.
  2. Положение уровня Ферми в собственном полупроводнике.
  3. Зависимость собственной проводимости полупроводников от их температуры.
  4. Примесная проводимость полупроводников. Донорные и акцепторные примеси. Полупроводники p- и n-типа.
  5. Зависимость примесной проводимости полупроводников от их температуры.
  6. Фотопроводимость полупроводников. Красная граница фотопро-водимости.
  7. Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение.

 

Лекция 14. Контактные явления в полупроводниках.

 

  1. Переходы и контакты в твердых телах. P-n– переход, способы его практического получения.
  2. Распределение электронов и дырок в p-n– переходе. Контактная разность потенциалов.
  3. Зонная картина  p-n– перехода.
  4. Ток основных и неосновных носителей через p-n– переход.
  5. Вольт-амперная характеристика  p-n– перехода.
  6. Выпрямляющие свойства p-n– перехода.

Лекция 15. Структура атомного ядра.

 

  1. Опыты Э. Резерфорда по рассеиванию -частиц. Протоны и нейтроны.
  2. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи, спин и магнитный момент.
  3. Ядерные силы. Их свойства и обменный характер.
  4. Деление тяжелых ядер и цепные реакции.
  5. Термоядерный синтез.

 

Лекция 16. Радиоактивность.

 

  1. Дайте определение явлению радиоактивности.
  2. Закон радиоактивного распада. Активность. Естественная и искус-ственная радиоактивность.
  3. Виды радиоактивных превращений: - и - распады.
  4. Спонтанное деление тяжелых ядер.
  5. Эффект Мессбауэра.

 

Лекция 17. Элементарные частицы.

 

  1. Уровни строения материи: от элементарных частиц до мегамира.
  2. Виды взаимодействий элементарных частиц.
  3. Основные свойства элементарных частиц.
  4. Классификация элементарных частиц: лептоны, адроны, мезоны, барионы.
  5. Кварковая модель адронов. Квантовая хромодинамика.

 

Тема «Взаимодействие ядерных излучений с веществом».

 

  1. Детектирование различных излучений.
  2. Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Ионизационные потери. Радиационное торможение.
  3. Взаимодействие нейтронов с веществом.
  4. Детекторы ядерных излучений.
  5. Понятие о дозиметрии и защите.

 

Лекция 18 (резервная). Квантовые объекты нанотехнологий.

 

  1. Три научно-технических революции в истории человечества: индустриальная, информационная, нанотехнологическая.
  2. Объекты нанотехнологий: квантовые ямы, квантовые нити, квантовые точки. Их структура, свойства и перспективы практического применения.
  3. Современные приборы нанотехнологий: сканирующий туннельный микроскоп, атомно-силовой микроскоп, оптический микроскоп ближнего поля. Принцип работы и разрешающая способность.

Один раз в две недели студенты всех факультетов выполняют в лабораториях кафедры физики четырехчасовые лабораторные работы.

Модуль 5

Занятие 1. Лабораторная работа по квантовой физике №1

Занятие 2. Лабораторная работа по квантовой физике №2

Занятие 3. Лабораторная работа по квантовой физике №3

Занятие 4. Лабораторная работа по квантовой физике №4

Занятие 5. Коллоквиум (Рубежный контроль) модуля 1. Подведение итогов 1го модуля

Модуль 6

Занятие 6. Лабораторная работа по квантовой физике №5

Занятие 7. Лабораторная работа по квантовой физике №6

Занятие 8. Коллоквиум (Рубежный контроль) модуля 2. Подведение итогов 2го модуля

 

Методические указания по выполнению графических работ в физическом практикуме (Ю.И. Беззубов, Т.М. Иванова) (1986) PDF

Применение регрессионного и корреляционного анализа для исследования зависимостей в физическом практикуме (Еркович С.П.) (1994) PDF

Лабораторные работы для студентов 4-го семестра

Э-серия

  1. (Э-10) Изучение эффекта Холла (Ю.И.Беззубов, В.В.Бростюк, М.А.Яковлев) (1993)  pdf PDF

О-серия

  1. (О-51) Изучение поглощения гамма-излучения в веществе (И.Н. Фетисов) (1988)  pdf PDF
  2. (О-52) Метод радиоактивных индикаторов (И.Н. Фетисов) (1988) pdf  PDF

C-серия

  1. (С-2) Изучение испускательной способности вольфрама (Креопалов Д.В., Поздышев М.Л.) default DJVU
  2. (С-3) Распределение Ферми-Дирака. Явление Зеебека (Н.А. Задорожный, А.В. Семиколенов, С.Л. Тимченко, А.В. Кравцов, В.Г. Голубев) (2014) default DJVU
  3. (С-4) Изучение теплопроводности проводников в зависимости от температуры (С.В. Башкин, В.М. Бянкин, И.В. Кириллов, В.В. Онуфриев) (2009)  default DJVU

К-серия

  1. (К-2) Тепловое излучение (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (1988)  pdf PDF
  2. (К-4) Изучение фотоэлектронной эмиссии (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (1989)  pdf PDF . Приложение к работе для аудитории 12 -  pdf PDF
  3. (К-5) Определение постоянной Стефана-Больцмана (А.Г. Андреев, С.П. Еркович) (1990)  pdf PDF 
  4. (К-11) Изучение закона Стефана-Больцмана и определение постоянной Планка (И.Н. Фетисов) (1997)  pdf PDF 
  5. (К-12) Автоматизированный эксперимент по определению зависимости потока теплового излучения от температуры (И.Н. Фетисов) (2000)  pdf PDF 
  6. (К-20) Проверка закона Стефана-Больцмана (В.Н. Аникеев, И.Н. Фетисов) (2005)  pdf PDF  | Электронное издание
  7. (К-21) Внешний фотоэффект (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (2005)  pdf PDF  | Электронное издание
  8. (К-26) Исследование полупроводников с помощью эффекта Холла (Д.В. Креопалов, Н.И. Юрасов) PDF
  9. (К-61) Измерение температуры по тепловому излучению тела (И.Н. Фетисов) (2010)  pdf PDF  | Электронное издание
  10. (К-62) Закон Стефана-Больцмана (А.В. Семиколенов, И.Н. Фетисов) (2014)  pdf PDF
  11. (К-65) Дифракция электронов (А.Г. Андреев, С.В.Зимина, А.В. Козырев, С.О. Юрченко) (2010)  default PDF
  12. (К-68) Фотоэффект и определение постоянной Планка (на установке с интерференционными фильтрами) (А.В. Семиколенов, И.Н. Фетисов) (2014)  pdf PDF
  13. (К-69) Характеристические кривые солнечных батарей (О.Ю. Дементьева, С.Л. Тимченко) (2014)  pdf PDF . Приложение к работе для аудитории 12 -  pdf PDF
  14. (К-70) Экспериментальная проверка уравнений Эйнштейна для фотоэффекта и определение постоянной Планка с помощью спектрометра с дифракционной решеткой (В.М. Бянкин, В.А. Козлов, А.В. Козырев) (2014)  pdf PDF
  15. (К-71) Эффект Холла (С.П. Бабенко, Б.Е. Винтайкин, О.Ю. Дементьева) (2014)  pdf PDF
  16. (К-72) Серия Бальмера в спектре водорода. Определение постоянной Ридберга (С.М. Вишнякова, В.И. Вишняков) (2014) pdf PDF  | Электронное издание
  17. (К-103) Системное представление физических величин и соотношений квантовой механики (А.С. Чуев, Н.А. Задорожный) (2019) PDF
  18. (К-104) Исследование кристаллической структуры графита (А.Г. Андреев, М.Ю. Константинов) (2018)  pdf PDF (317 KB)  | Электронное издание
  19. (К-105) Изучение законов теплового излучения в системном представлении (А.С. Чуев) (2022) PDF
  20. (К-106) Определение удельного заряда электрона (Бадаев Ю.Л., Инфимовский Ю.Ю.) (2024) PDF
  21. (К-109) Изучение спектров излучения газов (Задорожный Н.А., Тимченко С.Л.) (2024) PDF

Ф-серия

  1. (Ф-2А) Изучение электронно-дырочного перехода (И.Н. Фетисов) (1999)  pdf PDF
  2. (Ф-2А прим) Изучение электронно-дырочного перехода (И.Н. Фетисов) (1999)  default PDF
  3. (Ф-2Б) Изучение солнечной батареи (И.Н. Фетисов) (1999)  pdf PDF
  4. (Ф-3) Изучение фотопроводимости полупроводников (И.Н. Фетисов) (1989)  pdf PDF
  5. (Ф-5) Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников (И.Н. Фетисов) (1997)  pdf PDF
  6. (Ф-5А) Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников (И.Н. Фетисов) (2010)  pdf PDF
  7. (Ф-6А) Изучение свойств p-n перехода (С.П. Бабенко) (2009)  pdf PDF
  8. (Ф-6А,Б) Изучение свойств p-n переходов (С.П. Бабенко) (1989)  pdf PDF
  9. (Ф-7) Изучение оптических и электрических свойств p-n перехода (Н.И. Юрасов, Б.Е. Винтайкин, Ю.В. Корнев, А.Б. Зимин) (1998) pdf PDF
  10. (Ф-60) Проверка формулы Шокли для p-n перехода и определение ширины запрещенной зоны германия (И.Н. Фетисов) (2007)  pdf PDF
  11. (Ф-61) Электропроводность твердых тел (И.Н. Фетисов) (2008) pdf  PDF
  12. (Ф-62) Изучение характеристик солнечной батареи (И.Н. Фетисов) (2019)  pdf PDF (368 KB)
  13. (Ф-81) Электронный спиновый резонанс (О.Ю. Дементьева, С.Л. Тимченко, В.В. Филатов) (2014) pdf  PDF
  14. (Ф-106) Изучение характеристик p-n перехода (Б.Е. Винтайкин, О.Ю. Дементьева, В.А. Козлов) (2018) PDF

Я-серия

  1. (Я-3) Радиоактивность ядер. Взаимодействие α- и β-излучений с веществом (С.П.Бабенко, И.Н.Алиев) (2010) Электронное издание
  2. (Я-4) Методы радиоактивных индикаторов и определение периода полураспада (И.Н. Фетисов) (1991)  pdf PDF
  3. (Я-7) Радиоактивные излучения и дозиметрия (Г.В. Балабина, И.Н. Фетисов) (1997)  pdf PDF
  4. (Я-60) Определение постоянной распада для электронного захвата в калии-40 (И.Н. Фетисов) (2007) pdf PDF   | Электронное издание
  5. (Я-61) Естественная радиоактивность калия (И.Н. Фетисов) (2008) pdf PDF   | Электронное издание
  6. (Я-62) Космические лучи (Н.К. Веретимус, И.Н. Фетисов) (2008)  pdf PDF   | Электронное издание
  7. (Я-63) Радиоактивность (И.Н. Фетисов) (2008)  pdf PDF   | Электронное издание
  8. (Я-64) Статистика радиоактивного распада (И.Н. Фетисов) (2009)  default PDF   | Электронное издание
  9. (Я-65) Естественная радиоактивность воздуха (И.Н. Фетисов) (2010)  pdf PDF   | Электронное издание
  10. (Я-66) Радиактивность. Ослабление гамма-лучей (И.Н. Фетисов) (2015)  pdf  PDF
  11. (Я-67) Естественная бета-радиоактивность (И.Н, Фетисов) (2015)  pdf  PDF

Основная литература (ОЛ)

 

1.     Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Квантовая физика.– М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2021. – 528 с. ( Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Квантовая физика.– М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2012. – 528 с. Электронное издание)

 

    2.    Винтайкин Б.Е. Физика твердого тела. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 360  с. 

 

 

 

 

 

 

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Кн. 5. – М.: Наука. Физматлит. 1998. – 368 с.

4. Матвеев А.Н. Атомная физика. – М.: Высшая школа, 1989. – 439 с.

5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика. Часть 1. – М.: Наука, 1986. – 416 с.

6. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика. Часть II. – М.: Наука, 1989. – 416 c.

7. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001 – 432 с.

8. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1988 – 527 с.

Дополнительная литература (ДЛ)

  1. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики, М.: Наука, 1983.
  2. Иродов И.Е. Квантовая физика. Основные законы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 272 с.
  3. Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 200 с.
  4. Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики. Т2. – М.: Дрофа, 2004. – 432 с.
  5. Толмачев В.В., Федотов А.А., Федотова С.В. Основы квантовой механики: Учебное пособие. – Москва-Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2005. – 240 с.
  6. Шпольский Э.В. Атомная физика. т.1: Введение в атомную физику. – М.: Наука, 1984. – 552 с.
  7. Шпольский Э.В. Атомная физика. т.2: Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома. – М.: Наука, 1984. – 439 с.
  8. Толмачев В.В., Скрипник Ф.В. Квазиклассическая и квантовая теория атома водорода. – Москва-Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2008. – 132 с.
  9. Толмачев В.В., Скрипник Ф.В. Физические основы электроники. – Москва-Ижевск: НИЦ “Ре-гулярная и хаотическая динамика”, Институт компьютерных исследований, 2009. – 464 с.
  10. Иродов И.Е. Задачи по квантовой физике. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2006. – 216 с.

Методические пособия (МП)

  1. Мартинсон Л.К. Методические указания по решению задач по курсу общей физики, разделы “Элементы квантовой механики”, “Физика твердого тела”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Ба-умана, 1983. – 64 с.
  2. Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Методические указания к домашнему заданию по курсу общей физики, раздел “Элементы квантовой механики” – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, – 23 с. iconPDF;
  3. Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Методические указания к решению задач по курсу общей физики:
    а) раздел “Квантовая природа излучения. Гипотеза Планка” – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 24 с.;pdf
    б) раздел “Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 20 с. iconPDF;
    в) раздел “Уравнение Шредингера. Стационарные задачи квантовой механики”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 32 с. iconPDF;
    г) раздел “Измерение физических величин в квантовых системах”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 20 с. iconPDF;
    д) раздел “Квантовая статистика Ферми-Дирака. Электронный газ”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 26 с. iconPDF;
    е) раздел “Квантовые свойства атомов”. – Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 36 с. iconPDF;
    ж) раздел “Физика атомного ядра и элементарных частиц”. – Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 35 с. iconPDF;
  4. Константинов М.Ю. Методические указания к решению задач по курсу общей физики, раз-дел “Принцип суперпозиции в квантовой механике”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 24 с. iconPDF;

 

Студенты, аспиранты и сотрудники МГТУ им. Н. Э. Баумана могут получать доступ к бесплатным ресурсам web-портала bmstu.press

Модуль 5

Домашнее задание включает две задачи по материалам семинаров 1 – 5.

Выдача задач домашнего задания – 1-2 неделя.

Срок выполнения домашнего задания – 1-7 неделя.

Модуль 6

Домашнее задание включает две задачи по материалам семинаров 6 – 8.

Выдача задач домашнего задания – 9-10 неделя.

Срок выполнения домашнего задания – 9-16 неделя.

pdf  Распределение задач домашнего задания для 4-го семестра по курсу "Физика" по вариантам.

pdf  Домашнее задание по курсу "Физика" для студентов 4-го семестра

pdf  Домашние задания по дисциплине «Физика и естествознание» для студентов II курса IV семестра факультета ИБМ

 

Методические указания для выполнения домашнего задания

  • Константинов М.Ю. - МУ к ДЗ по курсу Общей физики. Раздел "Принцип суперпозиции в квантовой механике"  pdf  PDF (262.3 kB)
  • Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. - МУ к ДЗ по курсу общей физики. Раздел "Измерение физических величин в квантовых системах"  pdf  PDF (2002) (252 kB)
  • Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. - МУ к ДЗ по курсу общей физики. Раздел "Квантовая статистика Ферми-Дирака. Электронный газ"  pdf  PDF (2004) (206.6 kB)
  • Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. - МУ к ДЗ по курсу общей физики. Раздел "Квантовые свойства атомов"  pdf  PDF (2003) (321.11 kB)
  • Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. - МУ к ДЗ по курсу общей физики. Раздел "Уравнение Шредингера. Стационарные задачи квантовой механики"  pdf  PDF (2002) (328.62 kB)
  • Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. - МУ к ДЗ по курсу общей физики. Раздел Элементы квантовой механики  pdf  PDF (294.73 kB)
  • Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. - МУ к ДЗ по курсу общей физики. Раздел Волновые свойства частиц, гипотеза де Бройля pdf  PDF (243.46 kB)
  • Толмачев В.В. - Квантовая физика полупроводников (2000) default  djvu(1.23 MB)