вопросы к экзамену по атомной физике

Вопросы к экзамену по курсу «Атомная физика»

для студентов 3-го курса дневного отделения

физического факультета ННГУ

( зимняя сессия 2013-2014 учебного года )

1. Атом – структурная единица вещества. Электрон и опыт Томсона. Заряд электрона. Массы атомов. Масс-спектрометр Демстера. Размеры атомов.

2. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Закон Стефана-Больцмана. Формула Вина и закон смещения Вина. Формула Рэлея-Джинса. Гипотеза и формула Планка.

3. Фотоны. Фотоэффект. Фотонная теория фотоэффекта. Импульс фотона. Эффект Комптона.

4. Волновые свойства частиц и гипотеза де-Бройля. Статистическая интерпретация волн де-Бройля. Соотношения неопределённостей Гейзенберга. Корпускулярно-волновой дуализм.

5. Проблема структуры атома и опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Модель атома Резерфорда.

6. Спектральные серии атома водорода. Обобщённая формула Бальмера. Постулаты Бора и боровская модель атома водорода.

7. Волновая функция и операторы квантовой механики. Уравнение Шредингера. Операторы физических величин. Коммутативность операторов. Оператор момента импульса. Собственные значения операторов проекций момента импульса и оператора квадрата момента импульса.

8. Стационарные состояния. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Движение частицы в одномерной бесконечно глубокой потенциальной яме.

9. Уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода. Квантовые числа состояний электрона в атоме водорода.

10. Магнитные свойства атомов. Классическое гиромагнитное отношение. Опыты Штерна – Герлаха и Эйнштейна–де Гааза. Спин электрона. Полный момент импульса электрона. Фактор Ланде.

11. Энергия тонкой структуры атома водорода. Правила отбора. Тонкая структура спектральных серий Лаймана и Бальмера. Квантовые числа состояний электрона в атоме водорода с учётом тонкой структуры.

12. Многоэлектронный атом. Опыт Франка-Герца. Уравнение Шредингера для стационарных состояний многоэлектронного атома. Тождественность частиц. Самосогласованное поле. Электронные слои и оболочки, электронные конфигурации.

13. Сложение моментов импульса для многоэлектронных атомов. Атомные термы. Терм основного состояния атома и правило Хунда. Полный момент импульса многоэлектронного атома. Дополнительное правило Хунда.

14. оптические спектры атомов щелочных металлов и правила отбора для радиационных переходов. Тонкая структура оптических спектров атомов щелочных металлов.

15. Рентгеновские лучи, их открытие и основные свойства. Тормозное рентгеновское излучение. Опыты Баркла по исследованию рассеяния рентгеновских лучей и характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Механизм образования характеристического рентгеновского излучения. Тонкая структура характеристического рентгеновского излучения. Эффект Оже.

16. Эффект Зеемана в случае слабого поля и триплет Лоренца. Квантовое описание эффекта Зеемана. Условия наблюдения простого эффекта Зеемана в случае слабого поля. Эффект Пашена-Бака. Электронный парамагнитный резонанс. Эффект Штарка.