Общ курс по физика. Атомна физика

Петият том от курса по физика, широко известен у нас и в чужбина. Книгата е написана на базата на лекции, изнасяни от автора пред студенти от Московския физико-технически институт в продължение на няколко години. Фокусът е върху изясняването физически смисъли съдържанието на основните закони и понятия на атомната и ядрената физика, установяване на границите на приложимост на тези закони, развиване на уменията за физическо мислене на учениците и способността за поставяне и решаване на конкретни проблеми.

Първото издание на петия том е публикувано в две части (през 1986 г. - първата част, през 1989 г. - втората).

За студенти от физически и математически факултети на университети, физико-технически и инженерно-физически институти, както и университети, в които физиката е основна дисциплина.

3-то издание, стереотипно.

Москва: ФИЗМАТЛИТ; Издателство на МФТИ, 2006 г.

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

Брой страници: 784.

Съдържанието на книгата "Общ курс на физиката. Том V. Атомна и ядрена физика":

• 3 Съдържание
• 7 Предговор
• 9 Глава I. Светлинни кванти
  • 9 § 1. Енергия и импулс на светлинен квант
  • 14 § 2. Фотоелектричен ефект
  • 26 § 3. Ефект на Комптън
  • 34 § 4. Ефект на Доплер, когато светлинен източник се движи във вакуум от фотонна гледна точка
  • 37 § 5. Отражение и пречупване на светлината в фотонна теория. Фотони в средата
  • 40 § 6. Излъчване на Вавилов-Черенков. Доплеров ефект, когато светлинен източник се движи в среда
  • 44 § 7. Фотони в гравитационно поле
  • 46 § 8. Някои експерименти за откриване корпускулярни свойстваСвета
• 50 Глава II. Строеж, енергийни нива и спектри на атома
  • 50 § 9. Ядрен модел на атома и опитите на Ръдърфорд
  • 58 § 10. Определяне на ядрения заряд по рентгеново разсейване
  • 61 § единадесет. Спектрални модели
  • 64 § 12. Постулатите на Бор
  • 67 § 13. Спектър на водорода
  • 79 § 14. Експериментално потвърждение на постулатите на Бор
  • 86 § 15. Резонансно сияние и луминесценция
  • 89 § 16. Фундаментални недостатъци на теорията на Бор
• 92 Глава III. Вълнови свойствачастици материя
  • 92 § 17. Хипотезата на Де Бройл
  • 99 § 18. Експериментално потвърждениехипотезите на де Бройл
  • 109 § 19. Статистическа интерпретацияде Бройл вълни и вълнова функция
  • 117 § 20. Отношение на неопределеността
• 128 Глава IV. Уравнение на Шрьодингер. Квантуване
  • 128 § 21. Уравнение на Шрьодингер
  • 133 § 22. Уравнение на Шрьодингер и квантуване
  • 138 § 23. Хармоничен осцилатор
  • 142 § 24. Едномерен правоъгълник потенциални дупки
  • 147 § 25. Квантуване в случай на сферично симетричен силово поле
  • 149 § 26. Система от две взаимодействащи частици
  • 153 § 27. Квантуване на водородоподобен атом в сферично симетричен случай
  • 157 § 28. Потенциални бариери
  • 167 § 29. Към обяснение на контактната потенциална разлика. Излъчване на студени електрони от метали
• 172 Глава V квантова механикаи спектри
  • 172 § 30. Операторен метод
  • 181 § 31. Ъглов момент на частица
  • 190 § 32. Допълнение ъглов момент
  • 195 § 33. Квантуване на водородния атом в общ случай
  • 199 § 34. Енергийни ниваи спектрални серии алкални метали
  • 207 § 35. Магнетизъм на атомите
  • 211 § 36. Опитите на Щерн и Герлах. Електронно въртене
  • 217 § 37. Ефект на Садовски и въртене на фотони
  • 226 § 38. Четири квантови числаелектрон и фината структура на спектралните термини
  • 234 § 39. Правила за избор на излъчване и поглъщане на светлина
  • 238 § 40. Фина структура спектрални линииводород и алкални метали
  • 242 § 41. Прост и сложен ефект на Зееман
  • 250 § 42. Магнитен резонанс
  • 259 § 43. Ефект на Старк
  • 263 § 44. Ламбово изместване на нивата на атомните електрони
  • 266 Раздел 45. физически вакууми обяснение на Lamb shift
• 270 Глава VI. Атомни системис много електрони
  • 270 § 46. Принципът на идентичност на еднаквите частици. принцип на Паули
  • 276 § 47 Пояснение периодична система химически елементиД. И. Менделеев
  • 285 § 48. рентгенови лъчи
  • 298 § 49. Атом на хелий
  • 307 § 50. химическа връзка. Молекула на водорода
  • 315 § 51. Параводород и ортоводород
  • 317 § 52. Молекулярни сили
• 322 Глава VII. Някои макроскопични квантови явления
  • 322 § 53. Възможни състояния на частица в ограничен обем
  • 324 § 54. Теорията на Дебай за топлинния капацитет твърди вещества
  • 331 § 55. Видове връзки на атоми в твърди тела
  • 333 § 56. Трептения на атоми в едномерна праволинейна верига
  • 340 § 57. Фонони и квазичастици
  • 348 § 58. Енергийни зонив твърди вещества
  • 354 § 59. Лентова структура и вълни на Блох
  • 365 § 60. Свръхфлуидност. Преживени факти
  • 373 § 61. Концепцията на теорията на свръхфлуидността
  • 381 § 62. Концепцията за теорията на свръхпроводимостта
• 390 Глава VIII. Статични свойства на атомното ядро
  • 390 § 63. Въведение
  • 400 § 64. Енергия на свързване на ядрото
  • 410 § 65. Размери на ядрото
  • 416 § 66. Ядрен спин и свръхфина структура на спектралните линии
  • 427 § 67. Влияние на ядрения спин върху ефекта на Зееман
  • 429 § 68. Измервания на спиновете и магнитните моменти на ядрата по метода на магнитния резонанс. Експериментални данни за спинове и магнитни моменти на ядра
  • 431 § 69. Паритет. Закон за запазване на четността
  • 437 § 70. Електрически свойства и форма на ядрото
• 442 Глава IX. Радиоактивност
  • 442 § 71. Въведение
  • 450 Раздел 72 Закони радиоактивно разпадане
  • 455 § 73. Алфа разпад
  • 467 § 74. Бета-разпад
  • 483 § 75. Гама лъчение на ядра и вътрешно преобразуване на електрони
  • 487 § 76. Ефект на Мосбауер
• 495 Глава X Кратка информацияотносно ядрените модели
  • 495 Раздел 77. Главна информация
  • 498 § 78. Обвивен модел на ядрото
• 510 Глава XI. Преминаване на заредени частици и гама лъчи през материята
  • 510 § 79. Въведение
  • 511 § 80. Преминаване на тежки заредени частици през веществото
  • 519 § 81. Преминаване на леки заредени частици през вещество
  • 524 § 82. Преминаване на гама-кванти през вещество
  • 530 § 83. Други прояви на взаимодействието на ядрените частици с материята
• 534 Глава XII. Източници и методи за откриване на ядрени частици
  • 534 § 84. Ускорители
  • 555 § 85. Източници на неутрони и други неутрални частици
  • 560 § 86. Детектори на частици
• 575 Глава XIII. Ядрени реакции
  • 575 § 87. Терминология и определения
  • 579 § 88. Закони за запазване при ядрени реакции
  • 587 § 89. Съставно ядро
  • 590 § 90. Ядрени реакции, протичащи през съставно ядро
  • 594 § 91. Допълнителна информация за ядрените реакции
• 602 Глава XIV. Неутрони и делене атомни ядра
  • 602 § 92. Историята на откриването на неутрона
  • 606 § 93. Деление на атомни ядра
  • 617 § 94. Трансуранови елементи
  • 636 Раздел 95. Верижна реакцияи ядрени реактори
  • 649 § 96. Естествен ядрен реактор в Осло
  • 651 § 97. Използване на антинеутрино за контрол ядрен реактор
  • 654 § 98. Термоядрен проблем
  • 669 § 99. Неутронна оптика
• 683 Глава XV. Някои въпроси на астрофизиката
  • 683 § 100. Източници на енергия на звездите
  • 695 § 101. Някои сведения от астрономията
  • 699 § 102. Кратка информация за еволюцията на звездите
  • 716 § 103. Космически лъчи
• 733 Глава XVI. Елементарни частици
  • 733 § 104. Какво представляват елементарните частици
  • 736 Раздел 105 Класификация елементарни частици
  • 739 § 106. Античастици
  • 742 § 107. Закони за запазване на енергията и импулса и техните приложения
  • 749 § 108. Закони за запазване на електрическите, лептонните и барионните заряди
  • 753 § 109. Други закони за запазване и квантови числа
  • 758 § 110. Кварков модел на адроните
• 766 маси
• 769 именен индекс
• 773 Предметен индекс

Предговор
ГЛАВА I КВАНТ НА ​​СВЕТЛИНАТА
§ 1. Енергия и импулс на светлинен квант
§ 2. Фотоелектричен ефект
§ 3. Ефект на Комптън
§ 4. Ефект на Доплер, когато източник на светлина се движи във вакуум от фотонна гледна точка
§ 5. Отражение и пречупване на светлината в теорията на фотоните. Фотони в средата
§ 6. Излъчване на Вавилов-Черенков. Доплеров ефект, когато светлинен източник се движи в среда
§ 7. Фотони в гравитационно поле
§ 8. Някои експерименти за откриване на корпускулярни свойства на светлината
ГЛАВА II СТРУКТУРА, ЕНЕРГИЙНИ НИВА И СПЕКТРИ НА АТОМА
§ 9. Ядрен модел на атома и опитите на Ръдърфорд
§ 10. Определяне на ядрения заряд по рентгеново разсейване
§ 11. Спектрални закономерности
§ 12. Постулатите на Бор
§ 13. Спектър на водорода
§ 14. Експериментално потвърждение на постулатите на Бор
§ 15. Резонансно сияние и луминесценция
§ 16. Фундаментални недостатъци на теорията на Бор
ГЛАВА III ВЪЛНОВИ СВОЙСТВА НА ЧАСТИЦИТЕ ВЕЩЕСТВО
§ 17. Хипотезата на Де Бройл
§ 18. Експериментално потвърждение на хипотезата на де Бройл
§ 19. Статистическа интерпретация на вълни на де Бройл и вълнова функция
§ 20. Отношение на неопределеността
ГЛАВА IV УРАВНЕНИЕТО НА Шрьодингер. КВАНТИЗАЦИЯ
§ 21. Уравнение на Шрьодингер
§ 22. Уравнение на Шрьодингер и квантуване
§ 23. Хармоничен осцилатор
§ 24. Едномерни, правоъгълни потенциални ями
§ 25. Квантуване в случай на сферично симетрично силово поле
§ 26. Система от две взаимодействащи частици
§ 27. Квантуване на водородоподобен атом в сферично симетричен случай
§ 28. Потенциални бариери
§ 29. Към обяснение на контактната потенциална разлика. Излъчване на студени електрони от метали
ГЛАВА V ПО-НАТАТЪШНО НАСТРОЕНИЕ НА КВАНТОВАТА МЕХАНИКА И СПЕКТРИ
§ 30. Операторен метод
§ 31. Ъглов момент на частица
§ 32. Събиране на ъглови моменти
§ 33. Квантуване на водородния атом в общия случай
§ 34. Енергийни нива и спектрални серии на алкални метали
§ 35. Магнетизъм на атомите
§ 36. Опитите на Щерн и Герлах. Електронно въртене
§ 37. Ефект на Садовски и въртене на фотони
§ 38. Четири квантови числа на електрона и фината структура на спектралните членове
§ 39. Правила за избор на излъчване и поглъщане на светлина
§ 40. Фина структура на спектралните линии на водорода и алкалните метали
§ 41. Прост и сложен ефект на Зееман
§ 42. Магнитен резонанс
§ 43. Ефект на Старк
§ 44. Ламбово изместване на нивата на атомните електрони
§ 45. Физически вакуум и обяснение на отместването на Ламб
ГЛАВА VI АТОМНИ СИСТЕМИ С МНОГО ЕЛЕКТРОНИ
§ 46. Принципът на идентичност на еднаквите частици. принцип на Паули
§ 47. Обяснение на периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев
§ 48. Рентгенови лъчи
§ 49. Атом на хелий
§ 50. Химична връзка. Молекула на водорода
§ 51. Параводород и ортоводород
§ 52. Молекулярни сили
ГЛАВА VII НЯКОИ МАКРОСКОПИЧНИ КВАНТОВИ ФЕНОМЕНИ
§ 53. Възможни състояния на частица в ограничен обем
§ 54. Теорията на Дебай за топлинния капацитет на твърдите тела
§ 55. Видове връзки на атоми в твърди тела
§ 56. Трептения на атоми в едномерна праволинейна верига
§ 57. Фонони и квазичастици
§ 58 Енергийни зони в твърди тела
§ 59. Лентова структура и вълни на Блох
§ 60. Свръхфлуидност. Преживени факти
§ 61. Концепцията на теорията на свръхфлуидността
§ 62. Концепцията за теорията на свръхпроводимостта
именен индекс
Предметен индекс

Сега трябва да опишем законите или правилата, управляващи възможните комбинации от вектори. На първо място, това е добавянето на вектори. Нека a е вектор в някаква координатна система с компоненти друг вектор с компоненти. Сега нека направим три нови числа. Образуват ли вектор? Ядрена и ядрена физика. Сивухин Д.В. Можем да кажем: "Разбира се, тук има три числа и трите числа образуват вектор." Не, нито три числа не образуват вектор! За да получите вектор, трябва да свържете три числа с някаква координатна система по такъв начин, че когато координатната система се завърти, тези три числа се „въртят“ едно спрямо друго, „смесват се“ според правилата, които вече имаме описано. Така че въпросът е: ако завъртим координатната система и при това отиваме към отиваме, към какво ще отиде? Ще отиде ли или не? Атомна и ядрена физика. Сивухин Д.В. Отговорът, разбира се, е да, защото първоначалната трансформация, описана от уравненията, е това, което наричаме линейна трансформация. Ако приложим тази трансформация, за да получим, ще открием, че трансформацията наистина е същата. „Добавяйки“ векторите a и b съгласно току-що описаното правило, получаваме нов вектор. Можете да напишете това като вектор с интересно свойство. които могат да се получат от неговите компоненти. Също така е вярно, че можем да добавяме вектори в произволен ред Атомна и ядрена физика. Сивухин Д.В. Какво геометричен смисълсуми? Да предположим, че са изобразени като прави линии на лист хартия. Как ще изглежда с? Отговорът е показан в Можем да видим, че е най-лесно да подредите компонентите a с компонентите, ако подредите правоъгълниците, представляващи тези компоненти, както е показано на фигурата. Тъй като b пасва точно в своя правоъгълник, както и в своя собствен, това би било същото като да поставим опашката към главата, тогава стрелката от опашката на a към главата ще бъде векторът c. Можете да направите друго: комбинирайте „опашката“ и „главата“. Според геометрични свойствауспоредник получаваме същия резултат за c. Имайте предвид, че векторите могат да се добавят по подобен начин без помощта на координатни оси. Да предположим, че сме умножили някакъв вектор a по някакво число a, какво означава това? Нека се съгласим да разбираме това като нов вектор с компоненти. Доказателството, че това наистина е вектор, оставяме на студентите като задача.Атомна и ядрена физика. Сивухин Д.В. Сега разгледайте изваждането на вектори. Можем да дефинираме изваждането по същия начин като събирането, само че компонентите не се добавят, а се изваждат. Или можем да дефинираме изваждането, като въведем концепцията за отрицателен вектор и след това добавим компонентите. И двата метода ще дадат същия резултат, показан в. От фигурата се вижда, че също така отбелязваме, че като знаем, разликата е лесно да се намери лесно от еквивалентното съотношение. Така че разликата е дори по-лесна за намиране от сумата: за да я получим, просто начертаваме вектор! Сега нека поговорим за скоростта. Защо скоростта е вектор? Ако позицията е дадена с три координати, тогава скоростта е дадена с производни. Вектор ли е или не? Като диференцираме изразите в, можем да определим закона за трансформация. Виждаме, че компонентите наистина се трансформират по същия закон. Следователно производната на вектор е вектор. Така че скоростта е вектор. Можем да запишем скоростта в тази интересна форма: Какво е скорост и защо е вектор, може да се разбере с по-ярък пример. Колко далеч може да измине една частица за кратко време? Отговор: включено, защото ако частицата е "тук" в един момент от времето и "там" в друг, тогава разликата в позициите е равна на вектор и е насочена по посока на движение, както е показано в. Разделяйки тази разлика на период от време, получаваме вектора на „средната скорост“ Атомна и ядрена физика. Сивухин Д.В. С други думи, под вектора на скоростта разбираме границата на разликата на радиус векторите в моменти, разделени на клонящи към нула. Така че скоростта е вектор, защото е равна на разликата на два вектора. Това също е вярно, защото компонентите на скоростта са. Мислейки за това, стигаме до извода, че ако диференцираме произволен вектор по отношение на времето, получаваме нов вектор. Атомна и ядрена физика. Сивухин Д.В. И така, имаме няколко начина да получим нови вектори: умножение по константа, диференциране по време, събиране или изваждане на два вектора.

Д. В. Сивухин

ОБЩ КУРС ПО ФИЗИКА. T.V, част 1 АТОМНА ФИЗИКА

Ръководството се основава на лекции, изнесени от автора за студенти от Московския физико-технически институт. Основното внимание се отделя на изясняване на физическия смисъл и съдържание на основните закони и понятия на атомната физика, установяване на границите на приложимост на тези закони, развиване на уменията за физическо мислене на учениците и способността за поставяне и решаване на конкретни проблеми. Втората част ще излезе през 1987 г.

За студенти от физика и физико-математически факултети на университети, физико-технологични и инженерно-физически институти, както и тези университети, където физиката е основна дисциплина.

Разбирането на явленията на атомната физика, както и всички явления на микросвета, е невъзможно без квантови концепции. Следователно този том се занимава с основните концепции и принципи на квантовата механика. Това става на базата на експериментални факти, които сами по себе си, с пълна убедителност, ни принуждават да приемем квантовите концепции. Разбира се, в общата физика само най-простите проблеми са достъпни за количествено разглеждане. Повечето въпроси се разглеждат качествено въз основа на общи принципи.

Първата част на този том се занимава не само с явленията, случващи се в електронни черупкиатоми и молекули. Следване исторически ходразвитие, първо въвеждаме концепцията за фотони и разглеждаме оптични явлениясвързани с това представяне. След това идва основният материал, който вече се отнася до атомната физика в тесен смисъл - физиката на електронните обвивки на атомите. Накрая говорим накратко за макроскопичните квантови явления - свръхфлуидност, свръхпроводимост и др. Втората част на този том ще бъде посветена на ядрената физика.

Broglie de 94-106, 110, 112-117,

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

Bragg Henry 92 Bragg Lawrence 29, 102, 103, 105, 109 Brackett 65

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

Walraven 401 Van der Waals 333-336, 348, 399

Van Leuven 216 Wiedemann 89 Wilson 30, 51, 55 Volta 175

Дърво 87, 90 Вълк 29, 103, 105, 109

Heitler 322, 327 Hamilton 186, 285 Goudsmit 222, 223 Gauss 51 Geiger 48, 50

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

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

Херц Хайнрих 12, 137, 229, 239, 234

Херц Густав 80, 83-86 Гинзбург 42, 43 Горков 402 Гук 271 Д'Аламбер 392

Дебай 28. 105. )