У твърдил: …………………..
Декан
/проф. дфн Ал. Драйшу/
Дата .............................
СОФИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. КЛИМЕНТ ОХРИДСКИ”
Специалност: (код и наименование)
МЕДИЦИНСКА ФИЗИКА
УЧЕБНА ПРОГРАМА Дисциплина: ФИЗИКА НА АТОМИТЕ И МОЛЕКУЛИТЕ
Преподавател: доц. д-р Илко Русинов
Асистент: преподавател от катедра „Атомна физика”
Учебна заетост
|
Форма
|
Хорариум
|
Аудиторна заетост
|
Лекции
|
45
|
Семинарни упражнения
|
15
|
Практически упражнения
|
–
|
Обща аудиторна заетост
|
60
|
Извънаудиторна заетост
|
Самостоятелна работа с учебна и научна литература
|
20
|
Решаване на домашни задачи
|
20
|
Подготовка за изпита
|
35
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обща извънаудиторна заетост
|
75
|
ОБЩА ЗАЕТОСТ
|
135
|
Кредити аудиторна заетост
|
2,0
|
Кредити извънаудиторна заетост
|
2,5
|
ОБЩО ЕКСТ
|
4,5
|
№
|
Формиране на оценката по дисциплината
|
% от оценката
| -
|
Тестова проверка
|
20
| -
|
Зададачи от семинара
|
30
| -
|
Писмен изпит (тест)
|
50
|
Анотация на учебната дисциплина:
|
Курсът по Физика на атомите и молекулите е част от групата курсове по обща физика за студентите от специалност Медицинска физика. Основни теми застъпени в програмата, са тези за корпускулярно-вълновите свойства на микрообектите, структурата и свойствата на атомите и молекулите, атомните и молекулните спектри, процесите на излъчване и поглъщане на фотони, взаимодействията между електрони, атоми и молекули, включително взаимодействието с йонизиращи лъчения, аспекти на квантовата механика. Внимание се обръща на изграждането на обща картина за развитието на идеите на атомизма, за строежа на материята и явленията в микросвета. Разглежда се поредицата от експерименти и открития в квантовата физика, довели до съвременното разбиране на микросвета. Дискутират се приложенията на различни явления и ефекти в научните изследвания и практиката, включително медицината. Основната форма на контрол е писменият тест/изпит. По време на курса се правят 3 писмени теста: в началото, в средата и в последната трета на семестъра. Първият (входен) тест е по най-основни въпроси свързани с механиката, оптиката, елекричните и магнитни явления, според съдържанието на преминатите до момента общи задължителни кусове. Той е без оценка и се прави за получаване на представа как се владее основата нужна за разглеждане на темите в курса. Вторият и третият тест съдържат въпроси и задачи по материала разглеждан в лекциите, лабораторните упражнения и семинара към настоящия курс. Оценките от тези два теста влизат в крайната оценка от изпита с по 10% тегло. Оценката от семинара се взема с тегло 30%. Курсът завършва с писмен изпит в тестова форма с тегло 50%. Тестовете се провеждат за определено време и се оценяват пропорционално на набраните точки.
|
Предварителни изисквания: |
Успешно взет общ курс по оптика.
|
Очаквани резултати:
|
Очаква се студентите да придобият занания за стоежа и свойствата на атомите и молекулите и умения да решават задачи в тази област.
|
Учебно съдържание
Лекции
№
|
Тема:
|
Хорариум
| -
|
Развитие на атомистичните идеи. Число на Авогадро. Атомна единица за маса. Моларна маса и моларен обем. Методи за определяне на числото на Авогадро. Методи за определяне на молекулната маса на химичните съединения.
|
2
| -
|
Откриване и основни свойства на електрона. Катодни лъчи – опити на Ленард, Перен и Томсън. Определяне на специфичния заряд на електрона. Опит на Миликън за определяне на елементарния заряд. Опити на Томсън и Вин с канални лъчи. Мас-спектрограф.
|
2
| -
|
Топлинно излъчване. Закон на Стефан-Болцман. Закон на Вин. Формула на Рейли-Джинс. Формула на Планк. Константа на Планк.
|
2
| -
|
Фотоефект (опити на Херц, Столетов, Ленард и Томсън). Корпускулярна теория на светлината и уравнение на Айнщайн за фотоефекта. Методи за определяне на константата на Планк ( опити на Миликън, спирачно рентгеново лъчение и др.). Опити на Йофе-Добронравов, Боте и Вавилов.
|
2
| -
|
Ефект на Комптън.
|
1
| -
|
Атомен модел на Томсън. Опити на Ръдърфорд, Гайгер, Марсден и Чадуик по разсейване на алфа-частици. Сечение за взаимодействие. Формула на Ръдърфорд. Планетарен модел на атома.
|
2
| -
|
Атомни спектри. Спектър на водорода. Формула на Балмер. Формула и константа на Ридберг. Постулати на Бор. Опит на Франк и Херц.
|
1
| -
|
Теория на Бор за водородния атом.
|
1
| -
|
Вълнови свойства на микрочастиците. Хипотеза на дьо Бройл и експериментална проверка. Опити на Дейвисън и Джърмър по електронна дифракция. Опит на Естерман и Щерн с атомни снопове.
|
1
| -
|
Принцип на неопределеността на Хайзенберг.
|
1
| -
|
Уравнение на Шрьодингер. Частица в потенциална яма. Водороден атом. Квантови числа.
|
2
| -
|
Спектри на алкалните метали и фина структура на спектралните линии. Орбитален и спинов момент на импулса на електрона (хипотеза на Гаудсмит и Уленбек). Жиромагнитно отношение, магнетон на Бор.
|
1
| -
|
Момент на импулса и магнитен момент на атома. Опит на Айнщайн - де Хаас. Ефект на Барнет. Опит на Щерн и Герлах. Измерване на магнитни моменти.
|
1
| -
|
Многоелектронни атоми, слоиста структура на атомната обвивка. Принцип на Паули. Периодична система на елементите.
|
1
| -
|
Векторен модел на атома и класификация на атомните състояния. Комбиниране на моменти (LS, jj връзка). Правила на Хунд, основно състояние. Правила за отбор. Спектър на хелия и алкалоземните метали. Еквивалентни и нееквивалентни електрони. Свръхфина структура на спектрите.
|
2
| -
|
Атоми във външно магнитно поле. Ефект на Зееман. Фактор на Ландé. Аномален и нормален ефект на Зееман. Ефект на Пашен – Бак. Магнитен резонанс. Приложения.
|
2
| -
|
Атоми във външно електрично поле. Ефект на Щарк - линеен и квадратичен ефект. Динамичен ефект на Щарк. Приложения.
|
1
| -
|
Рентгенови спектри. Закон на Мозли. Приложение на рентгеновите лъчи: рентгенова флуоресценция и дифракция, рентгенография.
|
1
| -
|
Ширина и интензивност на спектралните линии. Населеност на състоянията. Израждане и статистистическо тегло.
|
1
| -
|
Молекули. Видове химични връзки. Йонна и ковалентна връзка. Валентност. Хибридизация.
|
1
| -
|
Ротационни спектри на двуатомни молекули, твърд и нетвърд ротатор. Изотопен ефект. Вибрационни спектри: хармоничен и анхармоничен осцилатор. Многоатомни молекули, характеристични честоти на молекулни групи.
|
2
| -
|
Електронни състояния и спектри на двуатомните молекули. Приближение на Борн-Опенхаймер. Принцип на Франк-Кондон. Вибрационна и ротационна структура. Многоатомни молекули.
|
1
| -
|
Комбинационно разсейване на светлината. Стокс и анти-Стокс компоненти. Поляризация.
|
1
| -
|
Спонтанни и индуцирани преходи. Лазери. Приложение на лазерите. Охлаждане на ансамбли от атоми. Атомни еталони за честота.
|
2
| -
|
Методи за възбуждане и йонизация на атомите и молекулите. Оптично възбуждане и флуоресценция. Възбуждане и йонизация чрез удари. Удари от втори род. Сенсибилизирана флуоресценция. Презарядка. Хеми-йонизация. Дисоциация. Рекомбинация.
|
2
| -
|
Аналитични приложения на атомната и молекулната спектроскопия. Експериментални техники. Фурие спектроскопия. Дистанционни спектрални наблюдения. Спин-резонансна спектроскопия.
|
3
| -
|
Взаимодействие на тежки и леки заредени частици с веществото. Специфични йонизационни загуби. Пробег на частиците. Крива на Брег. Формула на Бете-Блох. Спирачно лъчение и радиационни загуби.
|
1
| -
|
Взаимодействие на гама-лъчението с веществото: фотоефект, Комптъново разсейване, раждане на двойка електрон - позитрон. Пълен коефициент на отслабване.
|
1
| -
|
Ефект на Черенков. Приложение.
|
1
| -
|
Методи за регистриране на оптичните лъчения, основни характеристики на детекторите. Фотоелектронен умножител, микро-канален умножител, болометър. Резонансни детектори. Полупроводникови фото-детектори. Фотографски емулсии.
|
2
| -
|
Обобщаваща лекция.
|
1
|
Семинарни упражнения
№
|
Тема:
|
Хорариум:
| -
|
Входен тест. Уводно упражнение. Атомна маса, число на Авогадро, моларна маса на атомите и молекулите.
|
2
| -
|
Корпускулярни свойства на светлината. Външен фотоефект, ефект на Комптън, гравитационно червено отместване. Елементи на релативистката физика.
|
2
| -
|
Вълнови свойства на микрочастиците. Електронна дифракция. Принцип на неопределеността на Хайзенберг.
|
2
| -
|
Разсейване, сечение за взаимодействие. Кинетика на елементарни процеси и балансни уравнения.
|
2
| -
|
Векторен модел на атома. Термове. Електронни конфигурации. Свръхфина структура на спектралните линии.
|
2
| -
|
Магнитен момент на електрона и атома. Фактор на Ланде. Нормален и аномален ефект на Зееман.
|
2
| -
|
Молекулни спектри.
|
3
|
Конспект за изпит
|
|
|
Изпитът се основава на писмен тест с тестови задачи, съобразени с темите от програмата за лекциите и семинарните упражнения. Сборник с примерни тестови задачи се дава на студентите в началото на семестъра.
|
Библиография
Основна:
-
Минкова А. ,Атомна физика, лекции, София,Ромина, 2000.
-
Балабанов Н. и Митриков М., Атомна физика, София, Университетско изд. “ Св. Климент Охридски”, 1991
-
Сивухин Д. В., Общий курс физики – Атомная и ядерная физика, Москва, “Наука”, 1989
-
Бенуэлл К, Основы молекулярной спектроскопии, Москва, “Мир”, 1985
-
Demtroder W, Atoms Molecules and Photons, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006
-
Haken H. und Wolf H. , Atom - und Quantenphysik, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2004 (също и превод на английски език)
-
Савельев И., Курс общей физики, том 3, Москва, “Наука”, 1987
-
Шпольский Л., Атомная физика, т. 1 и 2, Москва, “Наука”, 1984
-
Минкова А., Манушев Б., Гурев В. и Добрева Е., Практикум по атомна и ядрена физика, Университетско изд. “ Св. Климент Охридски”, 2006
-
Вихман Э., Квантовая физика, Берклеевский курс физики, т. IV, Москва, “Наука”, 1986.
-
Иванчев Н., Петров С., Христов Л., Физика, София, ДИ “Техника”, 1975
Дата: 04.03.2013г. Съставил:
/ доц. дфн Ана Пройкова/
/ доц. д-р Димитър Колев/
/ доц. д-р Венцислав Русанов/
/ доц. д-р Илко Русинов/
Сподели с приятели: |
