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

 

Лабораторные работы для студентов 4-го семестра

pdf Методические указания по выполнению графических работ в физическом практикуме (Ю.И. Беззубов, Т.М. Иванова) (1986) (197.05 kB)

pdf Применение регрессионного и корреляционного анализа для исследования зависимостей в физическом практикуме (Еркович С.П.) (1994) (163.12 kB)

Э-серия

О-серия

C-серия

К-серия

  1. pdf (К-2) Тепловое излучение (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (1988) (281.25 kB)
  2. pdf (К-4) Изучение фотоэлектронной эмиссии (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (1989) (246.77 kB)
  3. pdf (К-5) Определение постоянной Стефана-Больцмана (А.Г. Андреев, С.П. Еркович) (1990) (169.89 kB)
  4. pdf (К-11) Изучение закона Стефана-Больцмана и определение постоянной Планка (И.Н. Фетисов) (1997) (192.28 kB)
  5. pdf (К-12) Автоматизированный эксперимент по определению зависимости потока теплового излучения от температуры (И.Н. Фетисов) (2000) (224.34 kB)
  6. pdf (К-20) Проверка закона Стефана-Больцмана (В.Н. Аникеев, И.Н. Фетисов) (2005) (152.27 kB)
  7. pdf (К-21) Внешний фотоэффект (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (2005) (157.8 kB)
  8. pdf (К-61) Измерение температуры по тепловому излучению тела (И.Н. Фетисов) (2010) (189.37 kB)
  9. pdf (К-62) Закон Стефана-Больцмана (А.В. Семиколенов, И.Н. Фетисов) (2014) (245.45 kB)
  10. default (К-65) Дифракция электронов (А.Г. Андреев, С.В.Зимина, А.В. Козырев, С.О. Юрченко) (2010) (170.74 kB)
  11. pdf  (К-68) Фотоэффект и определение постоянной Планка (на установке с интерференционными фильтрами) (А.В. Семиколенов, И.Н. Фетисов) (2014) (384.93 kB)
  12. pdf  (К-69) Характеристические кривые солнечных батарей (О.Ю. Дементьева, С.Л. Тимченко) (2014) (886.03 kB)
  13. pdf  (К-70) Экспериментальная проверка уравнений Эейнштейна для фотоэффекта и определение постоянной Планка с помощью спектрометра с дифракционной решеткой (В.М. Бянкин, В.А. Козлов, А.В. Козырев) (2014) (1.01 MB)
  14. pdf  (К-71) Эффект Холла (С.П. Бабенко, Б.Е. Винтайкин, О.Ю. Дементьева) (2014) (1.01 MB)
  15. pdf  (К-72) Серия Бальмера в спектре водорода. Определение постоянной Ридберга (С.М. Вишнякова, В.И. Вишняков) (2014) (478.51 kB)
  16. pdf (К-103) Системное представление физических величин и соотношений квантовой механики (А.С. Чуев, Н.А. Задорожный) (2017) (2.23 MB)

Ф-серия

  1. pdf (Ф-2А) Изучение электронно-дырочного перехода (И.Н. Фетисов) (1999) (254.17 kB)
  2. default (Ф-2А прим) Изучение электронно-дырочного перехода (И.Н. Фетисов) (1999) (642.06 kB)
  3. pdf (Ф-2Б) Изучение солнечной батареи (И.Н. Фетисов) (1999) (132.17 kB)
  4. pdf (Ф-3) Изучение фотопроводимости полупроводников (И.Н. Фетисов) (1989) (353.97 kB)
  5. pdf (Ф-5) Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников (И.Н. Фетисов) (1997) (224.17 kB)
  6. pdf (Ф-5А) Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников (И.Н. Фетисов) (2010) (186.67 kB)
  7. pdf (Ф-6А) Изучение свойств p-n перехода (С.П. Бабенко) (2009) (121.22 kB)
  8. pdf (Ф-6А,Б) Изучение свойств p-n переходов (С.П. Бабенко) (1989) (277.23 kB)
  9. pdf (Ф-7) Изучение оптических и электрических свойств p-n перехода (Н.И. Юрасов, Б.Е. Винтайкин, Ю.В. Корнев, А.Б. Зимин) (1998) (207 kB)
  10. pdf (Ф-60) Проверка формулы Шокли для p-n перехода и определение ширины запрещенной зоны германия (И.Н. Фетисов) (2007) (205.48 kB)
  11. pdf  (Ф-61) Электропроводность твердых тел (И.Н. Фетисов) (2008) (194.02 kB)
  12. pdf  (Ф-81) Электронный спиновый резонанс (О.Ю. Дементьева, С.Л. Тимченко, В.В. Филатов) (2014) (1.15 MB)

Я-серия

  1. pdf (Я-3) Радиоактивность ядер. Взаимодействие α- и β-излучений с веществом (С.П.Бабенко, И.Н.Алиев) (1991) (247.74 kB)
  2. pdf (Я-4) Методы радиоактивных индикаторов и определение периода полураспада (И.Н. Фетисов) (1991) (298.45 kB)
  3. pdf (Я-7) Радиоактивные излучения и дозиметрия (Г.В. Балабина, И.Н. Фетисов) (1997) (225.13 kB)
  4. pdf (Я-60) Определение постоянной распада для электронного захвата в калии-40 (И.Н. Фетисов) (2007) (201.59 kB)
  5. pdf (Я-61) Естественная радиоактивность калия (И.Н. Фетисов) (2008) (234.5 kB)
  6. pdf (Я-62) Космические лучи (Н.К. Веритимус, И.Н. Фетисов) (2008) (214.33 kB)
  7. pdf (Я-63) Радиоактивность (И.Н. Фетисов) (2008) (209.78 kB)
  8. default (Я-64) Статистика радиоактивного распада (И.Н. Фетисов) (2009) (3.7 MB)
  9. pdf (Я-65) Естественная радиоактивность воздуха (И.Н. Фетисов) (2010) (181.56 kB)
  10. pdf  (Я-66) Радиактивность. Ослабление гамма-лучей (И.Н. Фетисов)(2015) (1.1 MB)
  11. pdf  (Я-67) Естественная бета-радиоактивность (И.Н, Фетисов) (2015) (838.55 kB)

Модуль 5. «Элементы квантовой механики»

Неделя 1-2

Лекции 1-2. Квантовые свойства излучения

Гипотеза Планка, дискретный характер испускания и поглощения электромагнитного излучения веществом. Квантовое объяснение законов теплового излучения. Корпускулярно-волновой дуализм света. Фотоны. Фотоэффект и эффект Комптона.

ОЛ-1: § 1.1 - 1.5,ОЛ-3: § 1.1 - 1.7, 2.2, 2.4, ОЛ-4: § 1, 2, ОЛ-5: § 1 – 3, ДЛ-3: § 1.1 - 1.5, ДЛ-7: § 80 - 84, 86 – 89, ДЛ-9: § 1.1 - 1.3

Семинар 1. Квантовые свойства света.

Ауд.: ОЛ-7: 6.235, 6.240, 5.19, 5.35. МП-3а

Дома: ОЛ-7: 5.18, 5.34; ОЛ-8. МП-3а

Занятие 1. Лабораторная работа по квантовой физике №1

 

Выдача домашнего задания №1

 

Неделя 3-4

Лекции 3-4. Волновые свойства микрочастиц

Гипотеза де Бройля. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга. Задание состояния микрочастицы. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Принцип суперпозиции квантовых состояний. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.

ОЛ-1: § 2.1 - 2.4, 3.1 - 3.3, 4.1, ОЛ-3: § 4.1 - 4.5, 4.8, ОЛ-4: § 8, 9, 16, ДЛ-2: § 28 – 30, ДЛ-3: § 3.1 - 4.2, ДЛ-6: § 1.9, 1.10, 2.5 - 2.9, ДЛ-7: § 140 - 145, 147, 148, ДЛ-9: § 2.1 - 2.3

Семинар 2. Волновые свойства микрочастиц.

Ауд.: ОЛ-7: 5.89, 5.99, 5.100, 5.108

Дома: ОЛ-7: 5.87, 5.101; ОЛ-8. МП-1. МП-2. МП-3б.

Занятие 2. Лабораторная работа по квантовой физике №2

 

Неделя 5-6

Лекции 5-6. Стационарные задачи квантовой механики

Частица в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Частица в трехмерном прямоугольном потенциальном ящике. Понятие о вырождении энергетических уровней. Одномерный потенциальный порог и барьер. Туннельный эффект. Сканирующий туннельный микроскоп. Гармонический осциллятор.

ОЛ-1: § 4.1 - 4.5, ОЛ-3: § 4.6, 4.9, 4.10, ОЛ-4: § 26, 27, 29, ДЛ-3: § 4.3 - 4.5, ДЛ-6: § 1.11, 1.12, ДЛ-7: § 152 - 154, 156, 158, ДЛ-9: § 4.1 - 4.4

Семинар 3. Движение микрочастиц в стационарных полях.

Ауд. ОЛ-7: 5.131, 5.133, 5.137, 5.157

Дома: ОЛ-7: 5.125, 5.155. ОЛ-8. МП-1. МП-2. МП-3в.

Занятие 3. Лабораторная работа по квантовой физике №3

 

Неделя 7-8

Лекция 7. Измерение физических величин в квантовой механике

Основные постулаты квантовой механики. Операторы координаты, импульса, момента импульса, потенциальной и кинетической энергии. Гамильтониан квантовой системы как оператор полной энергии. Вероятностный характер результатов измерений в квантовой механике. Вычисление средних значений физических величин в квантовых системах.

ОЛ-1: § 3.4 - 3.7, ОЛ-4: § 17 – 19, ДЛ-2: § 18, 27, ДЛ-3: § 5.1, 5.2, ДЛ-6: § 2.1-2.4

Лекция 8. Квантовая теория атома

Ядерная модель атома Резерфорда-Бора. Постулаты Н. Бора. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Волновые функции и квантовые числа. Спин электрона. Спектр атома водорода. Правила отбора для квантовых чисел. Ширина спектральных линий.

ОЛ-1: § 5.1 - 5.4, ОЛ-3: § 5.1 - 5.3, ОЛ-4: § 30, ДЛ-3: § 6.1, ДЛ-6: § 3.1-3.4, ДЛ-8: § 2.4,

Семинар 4. Нахождение средних значений физических величин.

Ауд.: ОЛ-7: 5.149а, 5.150, 5.151, 5.152б

Дома: ОЛ-7: 5.149б, 5.152а. МП-2. МП-3г, МП-4.

Занятие 4. Лабораторная работа по квантовой физике №4

 

Тему “Механический и магнитный моменты атома” студенты прорабатывают самостоятельно. При этом рассматривают следующие вопросы: Опыт Штерна и Герлаха. Орбитальный, спиновой и полный угловые моменты. Спин-орбитальное взаимодействие. Атом во внешнем магнитном поле. Эффект Зеемана.

ОЛ-1: § 5.5, 5.6, ОЛ-3: § 5.4 - 5.7, ОЛ-4: § 15, 34, 45, 46, ДЛ-3: § 6.3, 7.1, 7.2

 

Прием домашнего задания №1

Выдача домашнего задания №2

 

Неделя 9-10

Лекция 9.Спонтанное и индуцированное излучение

Коэффициенты “A” и “B” Эйнштейна. Активные среды с инверсной заселенностью энергетических уровней. Оптические квантовые генераторы. Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров, их применение.

ОЛ-1: § 5.7, ОЛ-3: § 5.15, 5.16, ДЛ-4: § 6.1, ДЛ-5: § 38.1, 38.2

Лекция 10.Квантовые системы из одинаковых частиц

Принцип тождественности одинаковых микрочастиц. Симметричные и анти-симметричные состояния (волновые функции) тождественных микрочастиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Периодическая система элементов.

ОЛ-1: § 6.1, ОЛ-3: § 46-47

Семинар 5. Электрон в центрально-симметричном поле. Квантование момента импульса и магнитного момента электрона.

Ауд.: ОЛ-7: 5.144, 5.153. ОЛ-8: 47.9, 47.22, 47.24

Дома: ОЛ-8: 47.10, 47.23. МП-3д. ДЛ-10.

Занятие 5.Рубежный контроль модуля 5.

 

 

Модуль 6. «Квантовая статистика, физика твердого тела, физика атомного ядра и элементарных частиц»

Неделя 11-12

Лекция 11. Квантовые статистические распределения

Плотность квантовых состояний. Распределение Ферми-Дирака. Функция распределения частиц по энергиям. Энергия Ферми. Вырожденный электронный газ, температура вырождения. Распределение Бозе-Эйнштейна. Фотоны и фононы.

ОЛ-1: § 6.2 - 6.5, ОЛ-3: § 7.1, 7.2, 8.1, ДЛ-4: § 4.1 - 4.4, ДЛ-5: § 39.4 - 39.8, ДЛ-9: § 5.1, 5.2

Лекция 12. Зонная теория твердых тел

Электроны в периодическом поле кристалла. Образование энергетических зон для электронов в кристалле. Зонная структура в металлах, полупроводниках и диэлектриках. Проводимость металлов. Сверхпроводимость.

ОЛ-2: § 4.1 - 4.4, ОЛ-3: § 8.2, 8.4, 8.5, ОЛ-4: § 65, 66, ДЛ-5: § 40.1 - 40.3, ДЛ-9: § 7.1 - 7.6

Семинар 6. Распределение Ферми-Дирака.

Ауд.: ОЛ-7: 6.274(а,б), 6.275, 6.277, 6.280

Дома: ОЛ-7: 6.276, 6.278; ОЛ-8. МП-1. МП-3е.

Занятие 6. Лабораторная работа по квантовой физике №5

 

Тему “Эмиссия электронов из металла” студенты прорабатывают самостоятельно. При этом рассматривают следующие вопросы: Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия, формула Ричардсона-Дэшмана. Эффект Шоттки. Холодная (авто-электронная) эмиссия.

ОЛ-1: § 6.6, ОЛ-3: § 9.1, 9.2, ОЛ-5: § 29, ДЛ-9: § 6.1 - 6.4

 

Тему “Энергетический спектр электронов в кристалле” студенты прорабатывают самостоятельно. При этом рассматривают следующие вопросы: Модель Кронига-Пенни. Приближение сильной связи. Модель почти свободных электронов. Динамика электронов в кристаллической решетке. Эффективная масса электрона.

ОЛ-2: § 4.1, ДЛ-9: § 7.1 - 7.7

 

Неделя 13-14

Лекция 13.Собственная и примесная проводимость полупроводников

Уровень Ферми в чистых и примесных полупроводниках. Температурная зависимость проводимости полупроводников. Фотопроводимость полупроводников. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда. Эффект Холла в полу-проводниках.

ОЛ-2: § 4.4, ОЛ-3: § 8.6, ДЛ-4: § 40.5, 40.6, ДЛ-8: § 8.1 - 8.4

Лекции 14. Контактные явления в полупроводниках

Р-n – переход. Распределение электронов и дырок в р-n – переходе. Ток основных и неосновных носителей через р-n – переход. Вольтамперная характеристика р-n – перехода. Выпрямляющие свойства р-n – перехода.

ОЛ-2: § 4.5, ОЛ-3: § 9.5, ОЛ-4: § 69, ДЛ-8: § 8.7

Семинар 7. Электропроводность металлов и полупроводников.

Ауд.: ОЛ-7: 6.288, 6.289, 6.292, 6.294

Дома: ОЛ-7: 6.290, 6.293

Занятие 7. Лабораторная работа по квантовой физике №6

 

Прием домашнего задания №2

 

Неделя 15-16

Лекции 15. Структура атомного ядра

Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи, спин и магнитный момент. Свойства и обменный характер ядерных сил. Деление тяжелых ядер и цепные реакции. Термоядерный синтез.

ОЛ-1: § 7.1, ОЛ-3: § 10.1 - 10.4, ОЛ-6: § 87 - 95, 98, ДЛ-3: § 8.1 - 8.3

Лекции 16. Радиоактивность

Закон радиоактивного распада. Активность. Естественная и искусственная радиоактивность. Виды радиоактивных излучений. Эффект Мессбауэра. Радиоактивные ряды, закон сложного распада. Источники радиоактивных излучений. Радио-изотопный анализ.

ОЛ-1: § 7.2, ОЛ-3: § 6.6, 10.5, ОЛ-6: § 71 – 76, ДЛ-3: § 8.4, 8.5

Семинар 8. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.

Ауд.: ОЛ-7: 5.250, 5.254, 5.323, 5.322

Дома: ОЛ-7: 5.251, 5.326. МП-3ж

Занятие 8. Рубежный контроль модуля 6.

 

Неделя 17-18

Лекция 17. Элементарные частицы

Их основные характеристики. Типы взаимодействий. Классификация частиц. Лептоны и адроны. Кварковая структура адронов. Симметрия и законы сохранения в мире элементарных частиц.

ОЛ-1: § 7.4, ОЛ-3: § 11.1, 11.4, 11.8 - 11.11, ОЛ-6: § 104 – 110, ДЛ-3: § 9.1 - 9.7

Лекция 18 (резервная). Квантовые объекты нанотехнологий

Квантовые ямы, квантовые нити, квантовые точки, углеродные нанотрубки. Их структура, свойства, перспективы практического применения. Сканирующие зондовые микроскопы: СТМ, АСМ, ОМБП. Принцип работы и разрешающая способность.

ОЛ-1: Приложение

Занятие 9. Итоговое.

 

Тему “Взаимодействие ядерных излучений с веществом” студенты прорабатывают самостоятельно. При этом рассматривают следующие вопросы: Модель Кронига-Пенни. Приближение сильной связи. Модель почти свободных электронов. Динамика электронов в кристаллической решетке. Эффективная масса электрона.

ОЛ-3: § 11.2, ОЛ-6: § 79 – 83, ДЛ-5: § 41.6

 

Семестр заканчивается экзаменом  на всех факультетах

Литература к курсу для студентов 4-го семестра

 

План учебных занятий по курсу "Физика" для студентов всех факультетов кроме ИБМ pdf  скачать (66.1 kB)

План учебных занятий по курсу "Физика и естествознание" для студентов факультета ИБМ pdf  скачать (143.73 kB)

Основная литература (ОЛ)

  1. Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Квантовая физика.– М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 2009. – 532 с.
  2. Винтайкин Б.Е. Физика твердого тела. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 2007. – 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 об-щей физики, раздел “Элементы квантовой механики” – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 35 с.
  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. Бау-мана, 2001. – 24 с.;
    б) раздел “Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Бау-мана, 2002. – 20 с.;
    в) раздел “Уравнение Шредингера. Стационарные задачи квантовой механики”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 32 с.;
    г) раздел “Измерение физических величин в квантовых системах”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 20 с.;
    д) раздел “Квантовые свойства атомов”. – Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 36 с.;
    е) раздел “Физика атомного ядра и элементарных частиц”. – Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 35 с.;
  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.

Модуль 5

Рубежный контроль № 1 проводится на 9/10 неделе по материалу модуля 1 (лекции 1 – 7, практические занятия 1 – 5, лабораторные работы 1 – 4). На нём оценивается усвоение теоретического материала первых семи лекций, защита выполненных трех лабораторных работ, защита первого домашнего задания, посещаемость семинаров, решение текущих семинарских задач, запланированных в качестве самостоятельной работы.

Вопросы к Рубежному контролю № 1

  1. Тепловое излучение. Интегральные и спектральные характеристики излучения. Закон Кирхгофа. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана.
  2. Дискретный характер испускания и поглощения электромагниного теплового излучения веществом. Планка для равновесного теплового излучения.
  3. Фотоэффект, его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения.
  4. Эффект Комптона.
  5. Опыты по рассеянию a - частиц, формула Резерфорда. Ядерная модель атома. Постулаты Бора.
  6. Корпускулярно - волновой дуализм материи. Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции микрочастиц.
  7. Волны де Бройля. Границы применяемости квантовой механики.
  8. Волновая функция, её статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Принцип суперпозиции в квантовой механике.
  9. Уравнение Шредингера, его свойства. Статистическая интерпретация волновой функции.
  10. Стационарные состояния, их временная зависимость. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
  11. Частица в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Квантование энергии. Плотность вероятности для различных энергетических уровней.
  12. Частица в трёхмерном потенциальном ящике. Энергетический спектр частицы. Понятие о вырождении состояний.
  13. Движение микрочастицы в области одномерного потенциального порога.
  14. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект.
  15. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора, анализ его решений.
  16. Представление физических величин операторами. Собственные функции и собственные значения операторов. Вычисление средних значений физических величин.
  17. Операторы импульса и момента импульса. Их собственные значения и собственные функции.
  18. Условия возможности одновременного измерения разных механических величин. Соотношение неопределённости Гейзенберга.
  19. Уравнение Шредингера для атома водорода.Квантовые числа, их физический смысл.
  20. Собственные механический и магнитный момент электрона. Опыт Штерна и Герлаха.
  21. Орбитальный, спиновый и полный механический и магнитный моменты электрона.
  22. Атом во внешнем магнитном поле. Эффект Зеемана.

Модуль 6

Рубежный контроль № 2 проводится на 15/16-й неделе по материалу модуля 2 (лекции 8 – 14, практические занятия 6 – 8, лабораторные работы 6 – 7). На аттестации оценивается усвоение теоретического материала, защита выполненных двух лабораторных работ по аттестуемой теме, защита второго домашнего задания, посещаемость семинаров и решение текущих семинарских задач, запланированных в качестве самостоятельной работы по аттестуемой теме.

Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике. Симметричные и антисимметричные состояния тождественных микрочастиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули.

  1. Статистика Бозе-Эйнштейна. Функция распределения Бозе-Эйнштейна. Свойства идеального газа бозе-частиц.
  2. Статистика Ферми-Дирака. Функция распределения Ферми-Дирака. Вырожденный электронный газ. Энергия Ферми. Температура вырождения.
  3. Температура Ферми системы тождественных фермионов, ее физический смысл.
  4. Квантовые распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Их предельный переход в классическое распределение Максвелла-Больцмана.
  5. Работа выхода электрона из металла, ее физический смысл.
  6. Электроны в периодическом поле кристалла. Образование энергетических зон. Валентная зона и зона проводимости.
  7. Зонная теория твердых тел. Структура зон в металлах, полупроводниках и диэлектриках.
  8. Собственная проводимость полупроводников. Носители тока в собственных полупроводниках. Концентрация электронов и дырок в чистых полупроводниках. Температурная зависимость собственной проводимости полупроводников. Уровень Ферми в чистых полупроводниках.
  9. Примесная проводимость полупроводников. Концентрация основных и неосновных носителей в полупроводниках n-типа. Уровень Ферми примесного полупроводника n-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника n-типа.
  10. Примесная проводимость полупроводников. Концентрация основных и неосновных носителей в полупроводнике p-типа. Уровень Ферми примесного полупроводника p-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника p-типа.
  11. Фотопроводимость полупроводников. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда.
  12. Красная граница фотопроводимости полупроводников.
  13. Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение.
  14. Контактные явления в полупроводниках. P-n переход, его вольтамперная характеристика и выпрямляющие свойства.

pdf  Вопросы к экзамену для 4-го семестра (86.2 kB)

Вопросы к экзамену по физике (2-й курс 4-й семестр)

  1. Тепловое излучение. Интегральные и спектральные характеристики излучения. Закон Кирхгофа. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана.
  2. Дискретный характер испускания и поглощения излучения веществом. Формула Планка для равновесного теплового излучения.
  3. Фотоэффект, его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Фотоны. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения.
  4. Эффект Комптона. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения. 
  5. Ядерная модель атома Резерфорда-Бора. Постулаты Бора.
  6. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции микрочастиц.
  7. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Принцип суперпозиции в квантовой механике.
  8. Уравнение Шредингера, его свойства. Вероятностная интерпретация волновой функции. 
  9. Стационарные состояния, их временная зависимость. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
  10. Частица в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Квантование энергии. Плотность вероятности нахождения частицы для различных состояний.
  11. Частица в трехмерном потенциальном ящике. Энергетический спектр частицы. Понятие о вырождении энергетических уровней. 
  12. Движение микрочастицы в области одномерного потенциального порога. Случай “высокого” и “низкого” порога.
  13. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект. Сканирующий туннельный микроскоп.
  14. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора, анализ его решений. 
  15. Основные постулаты квантовой механики. Представление физических величин операторами. Собственные функции и собственные значения операторов, их связь с результатами измерений.
  16. Основные постулаты квантовой механики. Представление физических величин операторами. Вычисление средних значений физических величин. 
  17. Условия возможности одновременного измерения разных физических величин в квантовой механике. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
  18. Уравнение Шредингера для атома водорода. Квантовые числа, их физический смысл.
  19. Собственные механический и магнитный моменты электрона. Опыт Штерна и Герлаха.
  20. Орбитальный, спиновой и полный механический и магнитный моменты атома. 
  21. Атом во внешнем магнитном поле. Эффект Зеемана.
  22. Спонтанное и индуцированное излучение. Коэффициенты “А” и “В” Эйнштейна.
  23. Принцип работы лазера. Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров, их применение.
  24. Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике. Симметричные и антисимметричные состояния тождественных микрочастиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули.
  25. Статистика Бозе-Эйнштейна. Функция распределения Бозе-Эйнштейна. Свойства идеального газа бозе-частиц.
  26. Статистика Ферми-Дирака. Функция распределения Ферми-Дирака. Вырожденный электронный газ. Энергия Ферми.
  27. Квантовые распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Их предельный переход в классическое распределение Максвелла-Больцмана.
  28. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия. Формула Ричардсона-Дешмана. 
  29. Эмиссия электронов из металла. Эффект Шоттки. Холодная (автоэлектронная) эмиссия.
  30. Электроны в периодическом поле кристалла. Образование энергетических зон. Энергетический спектр электронов в модели Кронига-Пенни.
  31. Зонная теория твердых тел. Структура зон в металлах, полупроводниках и диэлектриках. 
  32. Собственная проводимость полупроводников. Концентрация электронов и дырок в чистых полупроводниках. Температурная зависимость собственной проводимости полупроводников. Уровень Ферми в чистых полупроводниках. 
  33. Примесная проводимость полупроводников. Концентрация основных и неосновных носителей в полупроводниках n-типа. Уровень Ферми примесного полупроводника n-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника n-типа.
  34. Примесная проводимость полупроводников. Концентрация основных и неосновных носителей в полупроводнике p-типа. Уровень Ферми примесного полупроводника p-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника p-типа.
  35. Фотопроводимость полупроводников. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда.
  36. Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение. 
  37. Контактные явления в полупроводниках. p-n переход, его вольт-амперная характеристика.
  38. Элементарные частицы, их основные характеристики. Симметрия и законы сохранения в мире элементарных частиц. 
  39. Элементарные частицы. Виды взаимодействий элементарных частиц. Классификация частиц. Лептоны и адроны. Кварковая структура адронов.
  40. Структура атомного ядра. Характеристики ядер: заряд, масса, размеры, энергия связи. Свойства и обменный характер ядерных сил.
  41. Деление тяжелых ядер, цепные реакции. Термоядерный синтез. 
  42. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность. Естественная и искусственная радиоактивность.
  43. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений. Эффект Мессбауэра.
  44. Взаимодействие ядерных излучений с веществом. Детектирование различных излучений. Дозиметрия и защита.
  45. Квантовые объекты нанотехнологий. Квантовые ямы, квантовые нити, квантовые точки, углеродные нанотрубки. Приборы нанотехнологий. Сканирующие зондовые микроскопы.

Номера задач для экзамена по физике за IV семестр,

на основе которых были составлены задачи в экзаменационных билетах:
  • Иродов И.Е., 1988г: 5.293, 6.51, 6.86, 6.91, 6.102, 6.222, 6.225, 6.228, 6.232, 6.233, 6.235, 6.237, 6.241, 6.243, 6.244, 6.245, 6.247, 6.249.
  • Номера этих же задач в задачнике Иродова И.Е.,1998г: 5.19, 5.89, 5.132, 5.137, 5.154, 6.277, 6.280, 6.284, 6.288, 6.289, 6.291, 6.293, 5.245, 5.247, 5.248, 5.249, 5.251, 5.253.
  • Чертов А.Г., Воробьев А.А., 1988г: 42.10, 45.34, 47.24, 51.2, 51.9, 51.11.