Том V. Атомная и ядерная физика

Название : Общий курс физики - Том 5 - Атомная и ядерная физика. 2002.

Пятый том курса физики, широко известного у нас в стране и за рубежом. Книга написана на основе лекций, которые в течение ряда лет читались автором студентам Московского физико-технического института. Основное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий атомной и ядерной физики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи.

Предисловие. 7
Глава I.
Кванты света
1. Энергия и импульс светового кванта. 9
2. Фотоэлектрический эффект. 14
3. Эффект Комптона. 26
4. Эффект Доплера при движении источника света в вакууме с фо­тонной точки зрения. 34
5. Отражение и преломление света в фотонной теории. Фотоны в среде. 37
6. Излучение Вавилова-Черенкова. Эффект Доплера при движении источника света в среде 40
7. Фотоны в гравитационном поле. 44
8. Некоторые опыты по обнаружению корпускулярных свойств света 46
Глава П.
Строение, энергетические уровни и спектры атома
9. Ядерная модель атома и опыты Резерфорда. 50
10. Определение заряда ядра из рассеяния рентгеновских лучей. 58
11. Спектральные закономерности. 61
12. Постулаты Бора. 64
13. Спектр водорода. 67
14. Экспериментальное подтверждение постулатов Бора. 79
15. Резонансное свечение и люминесценция. 86
16. Принципиальные недостатки теории Бора. 89
Глава III.
Волновые свойства частиц вещества
17. Гипотеза де Бройля. 92
18. Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля. 99
19. Статистическая интерпретация волн де Бройля и волновой функ­ции. 109
20. Соотношение неопределенностей. 117
Глава IV.
Уравнение Шредингера. Квантование
21. Уравнение Шредингера. 128
22. Уравнение Шредингера и квантование. 133
23. Гармонический осциллятор. 138
24. Одномерные прямоугольные потенциальные ямы. 142
25. Квантование в случае сферически симметричного силового поля. 147
26. Система двух взаимодействующих частиц. 149
27. Квантование водородоподобного атома в сферически симметрич­ном случае. 153
28. Потенциальные барьеры. 157
29. К объяснению контактной разности потенциалов. Холодная эмис­сия электронов из металлов 167
Глава V.
Дальнейшее построение квантовой механики и спектры
30. Операторный метод. 172
31. Момент импульса частицы. 181
32. Сложение угловых моментов. 190
33. Квантование водородного атома в общем случае. 195
34. Энергетические уровни и спектральные серии щелочных метал­лов. 199
35. Магнетизм атомов. . 207
36. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. . 211
37. Эффект Садовского и спин фотона. . 217
38. Четыре квантовых числа электрона и тонкая структура спект­ральных термов 226
39. Правила отбора при излучении и поглощении света. . 234
40. Тонкая структура спектральных линий водорода и щелочных металлов 238
41. Простой и сложный эффект Зеемана. . 242
42. Магнитный резонанс. . 250
43. Эффект Штарка. . 259
44. Лэмбовский сдвиг уровней атомных электронов. . 263
45. Физический вакуум и объяснение лэмбовского сдвига. . 266
Глава VI.
Атомные системы со многими электронами
46. Принцип тождественности одинаковых частиц. Принцип Паули. 270
47. Объяснение периодической системы химических элементов
Д. И. Менделеева. . 276
48. Рентгеновские лучи. . 285
49. Атом гелия. 298
50. Химическая связь. Молекула водорода. 307
51. Параводород и ортоводород. 315
52. Молекулярные силы. 317
Глава VII.
Некоторые макроскопические квантовые яв­ления
53. Возможные состояния частицы в ограниченном объеме. 322
54. Теория Дебая теплоемкости твердых тел. 324
55. Типы связей атомов в твердых телах. 331
56. Колебания атомов в одномерной прямолинейной цепочке. 333
57. Фононы и квазичастицы. 340
58. Энергетические зоны в твердых телах. 348
59. Зонная структура и волны Блоха. 354
60. Сверхтекучесть. Опытные факты. 365
61. Понятие о теории сверхтекучести. 373
62. Понятие о теории сверхпроводимости. 381
Глава VIII.
Статические свойства атомного ядра
63. Введение. 390
64. Энергия связи ядра. 400
65. Размеры ядра. 410
66. Спин ядра и сверхтонкая структура спектральных линий. 416
67. Влияние спина ядра на эффект Зеемана. 427
68. Измерения спинов и магнитных моментов ядер методом магнит­ного резонанса.
Опытные данные о спинах и магнитных моментах ядер. 429
69. Четность. Закон сохранения четности. 431
70. Электрические свойства и форма ядра. 437
Глава IX.
Радиоактивность
71. Введение. 442
72. Законы радиоактивного распада. 450
73. Альфа-распад. 455
74. Бета-распад. 467
75. Гамма-излучение ядер и внутренняя конверсия электронов. 483
76. Эффект Мёссбауэра. . 487
Глава X.
Краткие сведения о ядерных моделях
77. Общие сведения. 495
78. Оболочечная модель ядра. 498
Глава XI.
Прохождение заряженных частиц и гамма-квантов через вещество
79. Введение. 510
80. Прохождение тяжелых заряженных частиц через вещество. 511
81. Прохождение легких заряженных частиц через вещество. 519
82. Прохождение гамма-квантов через вещество. 524
83. Другие проявления взаимодействия ядерных частиц с веществом. 530
Глава XII.
Источники и методы регистрации ядерных частиц
84. Ускорители. 534
85. Источники нейтронов и других нейтральных частиц. 555
86. Детекторы частиц. 560
Глава XIII.
Ядерные реакции
87. Терминология и определения. 575
88. Законы сохранения в ядерных реакциях. 579
89. Составное ядро. 587
90. Ядерные реакции, идущие через составное ядро. 590
91. Дополнительные сведения о ядерных реакциях. 594
Глава XIV.
Нейтроны и деление атомных ядер
92. История открытия нейтрона. 602
93. Деление атомных ядер. 606
94. Трансурановые элементы. 617
95. Цепная реакция и ядерные реакторы. 636
96. Природный ядерный реактор в Окло. 649
97. Использование антинейтрино для контроля ядерного реактора. 651
98. Термоядерная проблема. 654
99. Нейтронная оптика. 669
Глава XV.
Некоторые вопросы астрофизики
100. Источники энергии звезд. 683
101. Некоторые сведения из астрономии. 695
102. Краткие сведения об эволюции звезд. 699
103. Космические лучи. 716
Глава XVI.
Элементарные частицы
104. Что такое элементарные частицы. 733
105. Классификация элементарных частиц. 736
106. Античастицы. 739
107. Законы сохранения энергии и импульса и их приложения. 742
108. Законы сохранения электрического, лептонных и барионного за­рядов. 749
109. Другие законы сохранения и квантовые числа. 753
110. Кварковая модель адронов. 758
Таблицы. 766
Именной указатель. 769
Предметный указатель.

Фотоэлектрический эффект .
1. Одним из явлений, подтверждающих гипотезу фотонов, является фотоэлектрический эффект, к рассмотрению которого мы и перейдем.

В 1887 г. Генрих Герц (1857-1894) обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом отрицательного электрода искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между его электродами. Занятый в то время исследованиями электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом, Герц не обратил на это явление серьезного внимания. Первые исследования явления принадлежат Хальваксу (1859-1922), Риги (1850-1921) и в особенности А. Г. Столетову (1839-1896).

Сущность явления, обнаруженного Герцем, состоит в том, что при освещении ультрафиолетовыми лучами отрицательно заряженного металлического тела оно теряет отрицательный заряд. При освещении такими же лучами положительно заряженного тела потери заряда не наблюдается.

Пятый том курса физики, широко известного у нас в стране и за рубежом. Книга написана на основе лекций, которые в течение ряда лет читались автором студентам Московского физико-технического института. Основное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий атомной и ядерной физики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи.

Первое издание пятого тома вышло в двух частях (в 1986 г. - первая часть, в 1989 г. - вторая).

Для студентов физических и математических факультетов университетов, физико-технических и инженерно-физических институтов, а также вузов, где физика является основной дисциплиной.

3-e издание, стереотипное.

М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2006.

ISBN 5-9221-0645-7, 5-9221-0230-3, 5-89155-088-1, 5-9221-0229-X, 5-89155-077-6

Количество страниц: 784.

Содержание книги «Общий курс физики.Том V. Атомная и ядерная физика»:

• 3 Оглавление
• 7 Предисловие
• 9 Глава I. Кванты света
  • 9 § 1. Энергия и импульс светового кванта
  • 14 § 2. Фотоэлектрический эффект
  • 26 § 3. Эффект Комптона
  • 34 § 4. Эффект Доплера при движении источника света в вакууме с фотонной точки зрения
  • 37 § 5. Отражение и преломление света в фотонной теории. Фотоны в среде
  • 40 § 6. Излучение Вавилова-Черенкова. Эффект Доплера при движении источника света в среде
  • 44 § 7. Фотоны в гравитационном поле
  • 46 § 8. Некоторые опыты по обнаружению корпускулярных свойств света
• 50 Глава II. Строение, энергетические уровни и спектры атома
  • 50 § 9. Ядерная модель атома и опыты Резерфорда
  • 58 § 10. Определение заряда ядра из рассеяния рентгеновских лучей
  • 61 § 11. Спектральные закономерности
  • 64 § 12. Постулаты Бора
  • 67 § 13. Спектр водорода
  • 79 § 14. Экспериментальное подтверждение постулатов Бора
  • 86 § 15. Резонансное свечение и люминесценция
  • 89 § 16. Принципиальные недостатки теории Бора
• 92 Глава III. Волновые свойства частиц вещества
  • 92 § 17. Гипотеза де Бройля
  • 99 § 18. Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля
  • 109 § 19. Статистическая интерпретация волн де Бройля и волновой функции
  • 117 § 20. Соотношение неопределенностей
• 128 Глава IV. Уравнение Шредингера. Квантование
  • 128 § 21. Уравнение Шредингера
  • 133 § 22. Уравнение Шредингера и квантование
  • 138 § 23. Гармонический осциллятор
  • 142 § 24. Одномерные прямоугольные потенциальные ямы
  • 147 § 25. Квантование в случае сферически симметричного силового поля
  • 149 § 26. Система двух взаимодействующих частиц
  • 153 § 27. Квантование водородоподобного атома в сферически симметричном случае
  • 157 § 28. Потенциальные барьеры
  • 167 § 29. К объяснению контактной разности потенциалов. Холодная эмиссия электронов из металлов
• 172 Глава V. Дальнейшее построение квантовой механики и спектры
  • 172 § 30. Операторный метод
  • 181 § 31. Момент импульса частицы
  • 190 § 32. Сложение угловых моментов
  • 195 § 33. Квантование водородного атома в общем случае
  • 199 § 34. Энергетические уровни и спектральные серии щелочных металлов
  • 207 § 35. Магнетизм атомов
  • 211 § 36. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона
  • 217 § 37. Эффект Садовского и спин фотона
  • 226 § 38. Четыре квантовых числа электрона и тонкая структура спектральных термов
  • 234 § 39. Правила отбора при излучении и поглощении света
  • 238 § 40. Тонкая структура спектральных линий водорода и щелочных металлов
  • 242 § 41. Простой и сложный эффект Зеемана
  • 250 § 42. Магнитный резонанс
  • 259 § 43. Эффект Штарка
  • 263 § 44. Лэмбовский сдвиг уровней атомных электронов
  • 266 § 45. Физический вакуум и объяснение лэмбовского сдвига
• 270 Глава VI. Атомные системы со многими электронами
  • 270 § 46. Принцип тождественности одинаковых частиц. Принцип Паули
  • 276 § 47. Объяснение периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева
  • 285 § 48. Рентгеновские лучи
  • 298 § 49. Атом гелия
  • 307 § 50. Химическая связь. Молекула водорода
  • 315 § 51. Параводород и ортоводород
  • 317 § 52. Молекулярные силы
• 322 Глава VII. Некоторые макроскопические квантовые явления
  • 322 § 53. Возможные состояния частицы в ограниченном объеме
  • 324 § 54. Теория Дебая теплоемкости твердых тел
  • 331 § 55. Типы связей атомов в твердых телах
  • 333 § 56. Колебания атомов в одномерной прямолинейной цепочке
  • 340 § 57. Фононы и квазичастицы
  • 348 § 58. Энергетические зоны в твердых телах
  • 354 § 59. Зонная структура и волны Блоха
  • 365 § 60. Сверхтекучесть. Опытные факты
  • 373 § 61. Понятие о теории сверхтекучести
  • 381 § 62. Понятие о теории сверхпроводимости
• 390 Глава VIII. Статические свойства атомного ядра
  • 390 § 63. Введение
  • 400 § 64. Энергия связи ядра
  • 410 § 65. Размеры ядра
  • 416 § 66. Спин ядра и сверхтонкая структура спектральных линий
  • 427 § 67. Влияние спина ядра на эффект Зеемана
  • 429 § 68. Измерения спинов и магнитных моментов ядер методом магнитного резонанса. Опытные данные о спинах и магнитных моментах ядер
  • 431 § 69. Четность. Закон сохранения четности
  • 437 § 70. Электрические свойства и форма ядра
• 442 Глава IX. Радиоактивность
  • 442 § 71. Введение
  • 450 § 72. Законы радиоактивного распада
  • 455 § 73. Альфа-распад
  • 467 § 74. Бета-распад
  • 483 § 75. Гамма-излучение ядер и внутренняя конверсия электронов
  • 487 § 76. Эффект Мёссбауэра
• 495 Глава X. Краткие сведения о ядерных моделях
  • 495 § 77. Общие сведения
  • 498 § 78. Оболочечная модель ядра
• 510 Глава XI. Прохождение заряженных частиц и гамма-квантов через вещество
  • 510 § 79. Введение
  • 511 § 80. Прохождение тяжелых заряженных частиц через вещество
  • 519 § 81. Прохождение легких заряженных частиц через вещество
  • 524 § 82. Прохождение гамма-квантов через вещество
  • 530 § 83. Другие проявления взаимодействия ядерных частиц с веществом
• 534 Глава XII. Источники и методы регистрации ядерных частиц
  • 534 § 84. Ускорители
  • 555 § 85. Источники нейтронов и других нейтральных частиц
  • 560 § 86. Детекторы частиц
• 575 Глава XIII. Ядерные реакции
  • 575 § 87. Терминология и определения
  • 579 § 88. Законы сохранения в ядерных реакциях
  • 587 § 89. Составное ядро
  • 590 § 90. Ядерные реакции, идущие через составное ядро
  • 594 § 91. Дополнительные сведения о ядерных реакциях
• 602 Глава XIV. Нейтроны и деление атомных ядер
  • 602 § 92. История открытия нейтрона
  • 606 § 93. Деление атомных ядер
  • 617 § 94. Трансурановые элементы
  • 636 § 95. Цепная реакция и ядерные реакторы
  • 649 § 96. Природный ядерный реактор в Осло
  • 651 § 97. Использование антинейтрино для контроля ядерного реактора
  • 654 § 98. Термоядерная проблема
  • 669 § 99. Нейтронная оптика
• 683 Глава XV. Некоторые вопросы астрофизики
  • 683 § 100. Источники энергии звезд
  • 695 § 101. Некоторые сведения из астрономии
  • 699 § 102. Краткие сведения об эволюции звезд
  • 716 § 103. Космические лучи
• 733 Глава XVI. Элементарные частицы
  • 733 § 104. Что такое элементарные частицы
  • 736 § 105. Классификация элементарных частиц
  • 739 § 106. Античастицы
  • 742 § 107. Законы сохранения энергии и импульса и их приложения
  • 749 § 108. Законы сохранения электрического, лептонных и барионного зарядов
  • 753 § 109. Другие законы сохранения и квантовые числа
  • 758 § 110. Кварковая модель адронов
• 766 Таблицы
• 769 Именной указатель
• 773 Предметный указатель

Д.В.Сивухин

ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ. Т.V,Ч.2 ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Вторая часть пятого, завершающего, тома «Общего курса физики», созданного профессором Московского физико-технического института Д.В.Сивухиным (первая часть «Атомная физика» выпущена в 1986 г.). Главное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий ядерной физики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи.

Для студентов физических и математических факультетов университетов, физико-технических а инженерно-физических институтов, а также вузов, где физика является основной дисциплиной.

Ядерная физика излагается в этой книге как раздел общего курса физики. Книга не ставит целью подробное изложение всех проблем этой науки. Почти все главы и параграфы книги при подробном изложении могли бы составить содержание специальных монографий. К ним и следует обращаться всем специализирующимся в различных областях ядерной физики. Здесь же приводится, да и то часто в общих чертах, только такой материал, в котором должен ориентироваться студент-физик, независимо от того, какую узкую специальность он изберет в дальнейшем.

Иваненко 8, 16 Йенсен 130 Кадомцев 300 Капица 199 Карно 293 Клейн 152 Кокрофт 204, 209 Кольхерстеу 355

Комптоп 151, 152. 154 Кондон 79, 81 Коуэн 102, 104, 196, 285

Кристофилос 178 Крускал 301 Кузьмин 104

Кулон 30, 80, 138

Курант 178

Курчатов 108, 258, 276, 281, 297 Кюри (Жолио) Ирен 63, 64, 233, 237

Кюри Мария 7, 251 Кюри Пьер 7, 251 Лагранж 382

Лаплас 60, 350, 351 Латтес 17 Лауэ 306 Ледерман 381 Лежандр 55

Лейпунский 100, 102

Леонтович 81, 289, 300, 758

Ливипгстон 178 Лоренц 168, 358 Лоуренс 166

Лоусон 295, 296, 297, 303

Мейтнер Лизе 237, 238

Менделеев 122, 255, 261, 262

Мёссбауэр 69, 109, 113, 115 Милликен 355, 403 Моттельсон 133

Мюллер 355, 356, 357, 1209

Неттол 76. 77, 84, 86

Ниппша 152 Нншинджима 394 Ноддермайер 16, 376 Ньютон 347

Оганесян 259, 260, 261 Оже 107 Оккпалшш 17, 379 Оппенгеймер 344

Паули 35, 36, 38, 95, 96, 99. 120, 126, 128, 342, 352, 378

Паунд 116 Пауэлл 17 Пашен 47 Перл 376

Перо 36, 37 Петржак 64, 243, 244

Планк 38, 81 Понтекорво 104, 338 Прокопткин 381 Пуассон 74 Ребке 116

Резерфорд 7, 30, 80, 81, 156, 159, 189, 232, 235, 258, 403

Рейнес 102, 196, 285

Рейноутер 133

Ресссл 333, 334, 336, 337 Росси 356, 357 Савич 237, 238

Салам 405 Сиборг 255

Скобельцын 19!), 355, 356 Сшшдер 116, 178 Стефан 324 Сгмутиисиий 240, 262 Тамм 16, 152

Тереиин 36, 37, 43

Томсон 152 Третьяков 09 Уилер 240

Уолтон 204, 209

Запрещенные линии 58 Заряд лептонный 98, 390

Мюонный 390

Таонный 390

Зарядовая независимость ядерных сил 397

Симметрия 9 Зарядовое число (порядковый номер

элемента) 8 Зашлаковывание реактора 280 «Звезда» 381 Звездная величина 330

Абсолютная 331

Визуальная 332

- - фотовизуальная 332

- - фотографическая (синяя) 332 Звезды главной последовательности

Зеркальные ядра 9 Зона воспроизводства 281 Изобары 8 Изомеры 108 Изотоны 8

Изотопическая инвариантность 9, 307

Ось 396

Изотопические мультиплеты 395 Изотопический спин (изоспин) 396 Изотопическое пространство 396 Изотопы 8 Инклюзивное сечение 206

Ионизационные потери 135 Истинно элементарные частицы 376 Источники нейтронов 182 ИТЭР 303 Калифорний 251 Камера Вильсона 188

Диффузионная 199

Дрейфовая 188

Искровая 188, 201

Криогенная 199

- пропорциональная 192

Пузырьковая 188

Стримернал 188 202

Квадрупольный момент внешний 61

- - внутренний 61 Квазинейтральный 292

- магнитный дипольный 57

Квант электрический дипольный 57

- - квадрупольный 57 Квантовая хромодинамика 405 Кварки 399 Кварковая модель адронов 399

Классический радиус электрона 152 Классы звезд 332 Конвертор 316 Конус потерь 298 Конфаймент 404

Космические лучи 354, 355

Вторичные 357 Космические лучи галактические 357

Первичные 357

Солнечные 357

Коэффициент воспроизводства 281

- газового усиления 191

- размножения нейтронов 272

- теплового использования 273 Красные гиганты 335

Карлики 335

Сверхгиганты 335

Красота (прелесть) 305, 403 Критерий Лоусона 295, 296

Шафранова -Крускала 301 Критическая масса 274

- энергия 149 Курчатовий 258 Кюри (единица) 69 Кюрий 251 Лептоны 97, 376 Ливни 157

- широкие атмосферные 364

- электронно-протонные каскадные

Линейный коэффициент поглощения 150

Ловушки ультрахолодных нейтронов

Лоуренсий 258

Магические числа 24, 122

- ядра 24, 122 Магнетон Бора 39

- ядерный 39 Магнитная жесткость 356 Магнитное 2L -поле 57 Магнитные зеркала 317

- квадрупольные линзы 178

Ловушки 298

Моменты ядер 49

- пробки 298 Магнитогидродинамическая модель

плазмы двухжидкостная 299

- - - одножидкостная 299 Масса инвариантная (покоя) 383 Массовое число 8 Массовый коэффициент поглощения

150 Мезоны 377, 400

- с явным очарованием 402 Менделевий 255 Метод магнитного резонанса 50

Носителя 104

- сравнения интенсивностей 43 Мпкротрон 172 Модель испарения 223 Мощность реактора 279 Мультиполь 56

Мюоны 34, 376

Накопительные кольца 182

Нейтронные 317

Насыщение ядерных сил 21 Нейтрино мюонное 97

Таонное 97

- электронное 96 Нейтронные волны 304, 805

- звезды (пульсары) 343, 344 Нейтроны быстрые 269, S05

Вторичные 245

- высокоэнергетичные 305

- запаздывающие 246, 247, 277

Мгновенные 246

- релятивистские 305

Тепловые 269, 305

- ультрахолодные 305 Нейтроновод 316 Неоновый цикл 329 Нептуний 250 Нильсборий 259 Нобелий 257 Нуклид 8

Нуклонное самосогласованное поле 127

Нуклонный потенциал 311 Нулевые матрицы 311 Область Гейгера 193 Оболочка 122 Оператор инверсии 52

Оптимальная температура 295 Остров стабильности 262 Отравление реактора 280 Отражатель 273 Очарование (шарм) 395, 402

Парциальное сечение реакции 215 Переносчики взаимодействия 376

W ± , Z0 -бозоны 376

Период (время) полураспада 71 Пинч-эффект 297 Пионы 97 Плазменный шнур 299 Плутоний 250

Подбарьерный процесс 217 Позитроний 380 Показатель преломления 226

- - нейтронных волн 312, 315

Цвета 332

Поле полоидальное 301

Тороидальное 301 Полуширина линии доплеровская 111 Поляризация нейтрино 110 Поляризованные частицы 206 Порог реакции 210 Постоянная распада 69

Спин-орбитального взаимодействия 130

Потенциальный барьер 80 Пропила отбора 57

Правило (метод) интервалов 41 Предравновесный распад 225 Преоны 372 Пробег 136, 142

Максимальный 145

- средний 149 Протозвезда 318 Протонный распад 63 Радиатор 196 Радиационная длина 148

Радиационные потери 144, 147 Радиоактивность 63

Искусственная 63

Наведенная 158

- основной закон 70 Радиоактивные семейства (ряды) 66,

Ядра 63

Радиус ядра 29 Разрешение временное 188, 357

- пространственное 188 Реакторы гетерогенные 276

Гомогенные 276

- исследовательские 280

- экспериментальные 280

- энергетические 280

Реакторы-размножители (бридеры) 281

Режим стационарный 272

Критический 272

- надкритический 272

- подкритический 272 Резерфорд (единица) 69 Резерфордий 258 Резонансные частицы (резонансы)

Самоподдерживающаяся реакция 273 Сверхновые звезды 349 Сверхтонкая структура спектральных

линий 36 Сверхъядра 263 Сверхэлементы 263 Светимость звезды 330

Симметрия «вперед-назад» 218

Синхротрон 176 Синхрофазотрон 177

Система отсчета лабораторная (ЛС) 205

- - центра масс (ЦМ) 205 Солнечный ветер 364 Составное (промежуточное) ядро

(компаунд-ядро) 216 Состояние дипольное 57

Квадрупольное 57

Октуполыюе 57

Смешанное 206

Чистое 206

Спин ядра 35, 38, 49 Сшгралыюсть нейтрино 99 Спонтанное деление 63 Среднее время удержания 294 Странность 394 Странные частицы 393 Стримеры 202 Субгиганты 335 Субкарлики 335

Сфера Шварцшильда (горизонт событий) 346

Схема совпадений 256 Температура вырождения 352 Тепловыделяющие элементы

(ТВЭЛы) 276

Теплоноситель 279 Термоядерная проблема 288, 290 Токамак 300

Толстослойные фотоэмульсии 188, 200

Томсоновское (классическое) рассеянно 152

Тонкая структура спектра α -частиц

Тормозное излучение 147 Трансурановые элементы (трансураны) 248 Туннельный эффект 82 Углеродный цикл 327, 329 Угловое распределение 205

Упаковочный коэффициент 20

Управляемый термоядерный синтез

Уровень Ферми 339 Ускоритель Видерое 161

Линейный 161

- на встречных пучках 181

- с бегущей волной 165

Циклический 169

Условие Брэгга -Вульфа 306

- зажигания термоядерной реакции

- радиационного равновесия 73 Фазотрон (синхрофазотрон) 169 Фермий 253 Фермионы 374 Фокусировка 168

Бете 144

Бора 140

- Брейта и Вигнера 221

- жесткая (сильная) 178

Формула Вейцзеккера 23

- Томсона 152 Фотоядерные реакции 229 Функции нечетные 52

Четные 52

Характер уровня 58 Хондры 268 Цвет 404

Центробежный барьер 85 Цепная реакция 270 Циклотрон 166

- изохронный 180 Чандрасекаровский предел 342 Чармоний 402 Частицы истинно нейтральные 378

- квазистабильные 375

Нечетные 55

Очарованные 401

Резонансные 375

- со скрытым очарованием 402

Стабильные 375

Четные 55

Черная дыра 346 Четность 52

Внутренняя 55

- несохранение при слабых

взаимодействиях 53 Ширина спектра масс 375 Эйнштейний 253 Экзосфера 347 Электрическое 2L -поле 57

Электронно-позитронные ливни 379 Электронно-фотонный каскадный

ливень 370 Электроны Оже 107

Электрослабое взаимодействие 405 Электроядерные процессы 230 Элементарные частицы 371 Элементарный заряд 8 Энергетический спектр космических

лучей дифференциальный 363

- - - - интегральный 363 Энергия активации 243 Энергия нейтронного сродства 293 -- реакции 209

- - экзотермическая 209

- - эндотермическая 209

Связи ядра 18, 20

Удельная 20

Эффект долготный 358

Зеемана 00 Эффект Мёссбауэра 109, 113

- широтный 358 Эффективное сечение

дифференциальное" 205

- - интегральное (полное) 205

- - конверсионное 205 Эффективность 188

- конверсионная 195

Ядра бета-стабильные 25

- дважды магические 24

- деформированные 121

Магические 24

- нечетно-нечетные 23

Радиоактивные 11

Четно-четные 23

Предисловие
ГЛАВА I КВАНТЫ СВЕТА
§ 1. Энергия и импульс светового кванта
§ 2. Фотоэлектрический эффект
§ 3. Эффект Комптона
§ 4. Эффект Допплера при движении источника света в вакууме с фотонной точки зрения
§ 5. Отражение и преломление света в фотонной теории. Фотоны в среде
§ 6. Излучение Вавилова-Черенкова. Эффект Допплера при движении источника света в среде
§ 7. Фотоны в гравитационном поле
§ 8. Некоторые опыты по обнаружению корпускулярных свойств света
ГЛАВА II СТРОЕНИЕ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ И СПЕКТРЫ АТОМА
§ 9. Ядерная модель атома и опыты Резерфорда
§ 10. Определение заряда ядра из рассеяния рентгеновских лучей
§ 11. Спектральные закономерности
§ 12. Постулаты Бора
§ 13. Спектр водорода
§ 14. Экспериментальное подтверждение постулатов Бора
§ 15. Резонансное свечение и люминесценция
§ 16. Принципиальные недостатки теории Бора
ГЛАВА III ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА
§ 17. Гипотеза де Бройля
§ 18. Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля
§ 19. Статистическая интерпретация волн де Бройля и волновой функции
§ 20. Соотношение неопределенностей
ГЛАВА IV УРАВНЕНИЕ ШРЕДИНГЕРА. КВАНТОВАНИЕ
§ 21. Уравнение Шредингера
§ 22. Уравнение Шредингера и квантование
§ 23. Гармонический осциллятор
§ 24. Одномерные, прямоугольные потенциальные ямы
§ 25. Квантование в случае сферически симметричного силового поля
§ 26. Система двух взаимодействующих частиц
§ 27. Квантование водородоподобного атома в сферически симметричном случае
§ 28. Потенциальные барьеры
§ 29. К объяснению контактной разности потенциалов. Холодная эмиссия электронов из металлов
ГЛАВА V ДАЛЬНЕЙШЕЕ НАСТРОЕНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И СПЕКТРЫ
§ 30. Операторный метод
§ 31. Момент импульса частицы
§ 32. Сложение угловых моментов
§ 33. Квантование водородного атома в общем случае
§ 34. Энергетические уровни и спектральные серии щелочных металлов
§ 35. Магнетизм атомов
§ 36. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона
§ 37. Эффект Садовского и спин фотона
§ 38. Четыре квантовых числа электрона и тонкая структура спектральных термов
§ 39. Правила отбора при излучении и поглощении света
§ 40. Тонкая структура спектральных линий водорода и щелочных металлов
§ 41. Простой и сложный эффект Зеемана
§ 42. Магнитный резонанс
§ 43. Эффект Штарка
§ 44. Лэмбовский сдвиг уровней атомных электронов
§ 45. Физический вакуум и объяснение лэмбовского сдвига
ГЛАВА VI АТОМНЫЕ СИСТЕМЫ СО МНОГИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ
§ 46. Принцип тождественности одинаковых частиц. Принцип Паули
§ 47. Объяснение периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева
§ 48. Рентгеновские лучи
§ 49. Атом гелия
§ 50. Химическая связь. Молекула водорода
§ 51. Параводород и ортоводород
§ 52. Молекулярные силы
ГЛАВА VII НЕКОТОРЫЕ МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ КВАНТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
§ 53. Возможные состояния частицы в ограниченном объеме
§ 54. Теория Дебая теплоемкости твердых тел
§ 55. Типы связей атомов в твердых телах
§ 56. Колебания атомов в одномерной прямолинейной цепочке
§ 57. Фононы и квазичастицы
§ 58 Энергетические зоны в твердых телах
§ 59. Зонная структура и волны Блоха
§ 60. Сверхтекучесть. Опытные факты
§ 61. Понятие о теории сверхтекучести
§ 62. Понятие о теории сверхпроводимости
Именной указатель
Предметный указатель

Д.В.Сивухин

ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ. Т.V,Ч.1 АТОМНАЯ ФИЗИКА

В основе пособия - лекции, читанные автором для студентов Московского физико-технического института. Главное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий атомной физики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи. Вторая часть выйдет в 1987 г.

Для студентов физических и физико-математических факультетов университетов, физико-технических и инженерно-физических институтов, а также тех вузов, где физика является основной дисциплиной.

Понимание явлений атомной физики, как и всех явлений микромира, невозможно без квантовых представлений. Поэтому в настоящем томе затрагиваются основные понятия и принципы квантовой механики. Делается это на основе экспериментальных фактов, которые одни только с полной убедительностью и вынуждают нас принять квантовые представления. Разумеется, в общей физике количественному рассмотрению доступны только простейшие задачи. Большинство вопросов рассматривается качественно на основе общих принципов.

В первой части настоящего тома рассматриваются не только явления, происходящие в электронных оболочках атомов и молекул. Следуя историческому ходу развития, вначале вводится представление о фотонах и рассматриваются оптические явления, связанные с таким представлением. Затем идет основной материал, относящийся уже к атомной физике в узком смысле- физике электронных оболочек атомов. Наконец, коротко говорится о макроскопических квантовых явлениях - сверхтекучести, сверхпроводимости и пр. Ядерной физике будет посвящена вторая часть этого тома.

Бройль де 94-106, 110, 112-117,

119, 120, 122, 123, 125, 126, 131, 132, 168, 169, 174, 183, 187, 225, 342, 343, 357, 372, 377

Брэгг Генри 92 Брэгг Лоуренс 29, 102, 103, 105, 109 Брэккет 65

Вавилов 40, 42, 44, 49, 359, 361, 398, 399

Валравен 401 Ван-дер-Ваальс 333-336, 348, 399

Ван-Лёвен 216 Видеман 89 Вильсон 30, 51, 55 Вольта 175

Вуд 87, 90 Вульф 29, 103, 105, 109

Гайтлер 322, 327 Гамильтон 186, 285 Гаудсмит 222, 223 Гаусс 51 Гейгер 48, 50

Гейзенберг 94. 123, 126, 127, 129, 131, 143

167, 184, 188, 198 Герлах 220-225, 253, 268, 400

Герц Генрих 12, 137, 229, 239, 234

Герц Густав 80, 83-86 Гинзбург 42, 43 Горьков 402 Гук 271 Даламбер 392

Дебай 28. 105. }