У твърдил: …………………..
Декан
Дата .............................
СОФИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. КЛИМЕНТ ОХРИДСКИ”
Специалност: (код и наименование)
КОМУНИКАЦИИ И ФИЗИЧНА ЕЛЕКТРОНИКА
....................................................................................
Магистърска програма: (код и наименование)
...................................................................................................................................................
УЧЕБНА ПРОГРАМА
Дисциплина: КВАНТОВА ФИЗИКА Преподавател: доц. д-р Л. Литов
Асистент: преподавател от катедра „Атомна физика”
Учебна заетост
|
Форма
|
Хорариум
|
Аудиторна заетост
|
Лекции
|
60
|
Семинарни упражнения
|
30
|
Практически упражнения (хоспетиране)
|
|
Обща аудиторна заетост
|
|
Извънаудиторна заетост
|
Работа с лекционния материал и подготовка за изпит
|
60
|
Самостоятелни подготовка – решаване на задачи. Подготовка на домашни задания
|
90
|
Обща извънаудиторна заетост
|
150
|
ОБЩА ЗАЕТОСТ
|
240
|
Кредити аудиторна заетост
|
3.0
|
Кредити извънаудиторна заетост
|
5.0
|
ОБЩО ЕКСТ
|
8,0
|
№
|
Формиране на оценката по дисциплината1
|
% от оценката
| -
| Тестова проверка |
15%
| -
| Текуша самостоятелна работа /контролно |
15%
| -
| Изпит |
70%
|
Анотация на учебната дисциплина:
|
Курсът е последната част от обучението по обща физика и представлява увод във физиката на микросвета. Той е предназначен за студентите от специалностите Физика и Информатика и Комуникации и физична електроника. В него са включени четири раздела – квантова физика, атомна физика, ядрена физика и физика на елементарните частиците. В първия от тях се излагат основите на квантовата механика заедно с математическия апарат за описание на квантови системи, като неговото използване се илюстрира с примери. Разглежда се строежът на атома и се дава съвременната интерпретация на свойствата на различните химически елементи. Излагат се основните механизми на взаимодействие на йонизиращото лъчение с веществото. Обсъжда се строежът на атомното ядро, както и основните процеси, протичащи в него. Излагат се съвременните представи за фундаменталните съставящи на материята и техните взаимодействия. Целта на курса е да изгради концептуална представа за начина на описване на квантовия свят, както и да даде основни сведения за съвременното разбиране за структурата на материята.
|
Предварителни изисквания: |
Студентите трябва да са преминали успешно предвиденото в учебния план обучение по обща физика (Механика, Електричество и Магнетизъм, Оптика, Вълнова физика и Термодинамика и да са изслушали курсовете по математика (1 и 2 част) и математически методи на физиката.
|
Очаквани резултати:
|
Очаква се студентите да изградят концептуална представа за начина на описание на субатомния свят с методите на квантовата физика, както и да получат основни сведения за съвременното разбиране за структурата на материята.
|
Учебно съдържание
Лекции
№
|
Тема:
|
Хорариум
|
1
|
Структура на материята, пространство-времето и Вселената. Открити въпроси.
|
1
|
2
|
Специфична топлина на твърдо тяло, модел на Айнщайн, модел на Дебай. Излъчване на абсолютно черно тяло. Хипотеза на Планк. Фотоефект.
|
2
|
3
|
Атомни спектри. Атомен модел на Ръдърфорд. Модел на Бор.
|
3
|
4.
|
Вълни и частици. Комптъново разсейване. Опити на Дейвидсън и Джърмър. Хипотеза на Дьо Бройл.. Съотношение за неопределеност. Уравнение на Шрьодингер. Едномерно вълново уравнение. Фазова скорост. Групова скорост. Уравнение за непрекъснатост. Общо решение за свободна частица. Интерпретация. Включване на взаимодействие. Гранични условия. Стационарни състояния.
|
5
|
5.
|
Едномерни задачи. Частица в едномерна потенциална яма. Едномерна бариера. Гранични условия. Хармоничен осцилатор.
|
4
|
6.
|
Тримерни задачи. Уравнение на Шрьодингер. Тримерна потенциална яма. Свободна частица, периодични гранични условия. Квантуване на ъгловия момент. Точков Кулонов потенциал.
|
5
|
7.
|
Спин. Връзка между спин и статистика. Принцип на Паули. Ферми газ. Бозе газ. Квантова статистика. Експериментални доказателства за съществуване на спин.
|
2
|
8.
|
Структура на електронната обвивка на атома. Векторно събиране на квантово-механични ъглови моменти. Теорема на Лармор. Ефективен магнитен момент. Ефект на Зееман. Спин-орбитално взаимодействие.
|
3
|
9.
|
Модел на Томас – Ферми. Уравнение на Томас-Ферми. Енергия на свързване. Периодична система на елементите. Екраниран Кулонов потенциал. Приближение на Хартри. Структура на едночастичните състояния. Свързани състояния на атоми.
|
6
|
10.
|
Нуклони. Деутерон. Разсейване на електрони. Дифракция през единичен отвор. Разсейване на електрони от разпределен заряд. Разпределение на заряда в ядрото. Структура на ядрото.
|
5
|
11.
|
Атомни маси. Леки ядра. Полуемпирична масова формула. Капков модел на ядрото. Слоест модел. Спин-орбитално взаимодействие. Ядрен спин и четност.
|
5
|
12.
|
-разпадане. -разпадане. -разпадане Последователни разпадания. Радиоактивни семейства. Естествена радиоактивност. Ядрени реакции. Получаване на изкуствени радиоактивни ядра. Приложения. Делене на ядрата. Верижна реакция. Ядрен синтез. Енергия на активация. Термоядрен синтез. Приложения.
|
6
|
13.
|
Елементарни частици. Откриване на електрона, неутрона, пиона, антиматерия. Ускорители на частици. Експерименти във физиката на елементарните частици. Симетрии. Примери за непрекъснати и дискретни симетрии. Теорема на Ньотер. Запазващи се квантови числа. Нарушение на P- симетрията, CP- и CPT-симетрии.
|
6
|
14.
|
Дълбоко нееластично лептон-нуклонно разсейване. Кварков модел. Силни взаимодействия. Цвят. Квантова хромодинамика.
|
3
|
15.
|
Електрослаби взаимодействия. W- и Z- бозони. Спонтанно нарушение на симетрията. Хигс-бозон. Неутрина. Маса и осцилации на неутрината.
|
3
|
16.
|
История на ранната Вселена. Структура на пространство-времето. Експериментална проверка.
|
1
|
Семинарни упражнения
№
|
Тема
|
Часове
|
Седмица
|
1
|
Мащаби във Вселената. Единици в атомната и ядрената физика. Лоренцови преобразувания и инвариантност. Релативистка кинематика.
|
2
|
I
|
2
|
Взаимодействие на електромагнитното поле с веществото. Вълнови и корпускулярни свойства.
|
2
|
II
|
3
|
Атомни спектри. Константа на Ридберг. Модел на Бор.
|
2
|
III
|
4
|
Разсейване на Ръдърфорд.
|
1
|
IV
|
5
|
Съотношение за неопределеност на Хайзенберг. Вълни на Дьо Бройл.
|
1
|
IV
|
6
|
Уравнение на Шрьодингер.
|
4
|
V, VI
|
7
|
Оператори и физични величини.
|
2
|
VII
|
8
|
Многоелектронни атоми, механични и магнитни моменти. Периодична система на елементите.
|
3
|
VIII, IX
|
9
|
Ефект на Зееман.
|
2
|
IX, X
|
10
|
Контролна работа.
|
1
|
X
|
11
|
Атомни ядра. Емпирични и масови формули. Ядрени реакции.
|
2
|
XI
|
12
|
Закон за радиоактивните разпадания. α-, β-, γ- разпадания. Примери: датиране и приложение в медицината.
|
3
|
XII, XIII
|
13
|
Взаимодействие на елементарните частици.
|
4
|
XIII, XIV, XV
|
14
|
Контролна работа.
|
1
|
XV
|
|
Общо:
|
30
|
XV
|
Конспект за изпит
№
|
Въпрос
|
1
| -
Специфична топлина на твърдо тяло, модел на Айнщайн, модел на Дебай. Излъчване на абсолютно черно тяло. Хипотеза на Планк. Фотоефект.
|
2
| -
Атомни спектри. Атомен модел на Ръдърфорд. Модел на Бор.
|
3
| -
Вълни и частици. Комптъново разсейване. Опити на Дейвидсън и Джърмър. Хипотеза на Дьо Бройл. Съотношение за неопределеност.
|
4.
| -
Уравнение на Шрьодингер. Едномерно вълново уравнение. Фазова скорост. Групова скорост. Уравнение за непрекъснатост.
|
5.
| -
Общо решение на уравнението на Шрьодингер за свободна частица. Интерпретация. Включване на взаимодействие. Гранични условия. Стационарни състояния.
|
6.
| -
Едномерни задачи. Частица в едномерна потенциална яма. Едномерна бариера. Гранични условия. Хармоничен осцилатор.
|
7.
| -
Тримерни задачи. Уравнение на Шрьодингер. Тримерна потенциална яма. Свободна частица, периодични гранични условия.
|
8.
| -
Квантуване на ъгловия момент. Точков Кулонов потенциал.
|
9.
| -
Спин. Връзка между спин и статистика. Принцип на Паули.
|
10.
|
Ферми газ. Бозе газ. Квантова статистика. Експериментални доказателства за съществуване на спин.
|
11.
|
Структура на електронната обвивка на атома. Векторно събиране на квантово-механични ъглови моменти.
|
12.
| -
Теорема на Лармор. Ефективен магнитен момент. Ефект на Зееман. Спин-орбитално взаимодействие.
|
13.
| -
Модел на Томас – Ферми. Уравнение на Томас-Ферми. Енергия на свързване. Периодична система на елементите.
|
14.
| -
Екраниран Кулонов потенциал. Приближение на Хартри. Структура на едночастичните състояния. Свързани състояния на атоми.
|
15.
| -
Нуклони. Деутерон. Разсейване на електрони. Дифракция през единичен отвор. Разсейване на електрони от разпределен заряд. Разпределение на заряда в ядрото. Структура на ядрото.
|
16.
| -
Атомни маси. Леки ядра. Полуемпирична масова формула. Капков модел на ядрото.
|
17.
|
Слоест модел. Спин-орбитално взаимодействие. Ядрен спин и четност.
|
18.
| -
-разпадане. -разпадане. -разпадане. Последователни разпадания. Радиоактивни семейства. Естествена радиоактивност.
|
19.
| -
Ядрени реакции. Получаване на изкуствени радиоактивни ядра. Приложения. Делене на ядрата. Верижна реакция.
|
20
| -
Ядрен синтез. Енергия на активация. Термоядрен синтез. Приложения.
|
21.
| -
Елементарни частици. Откриване на електрона, неутрона, пиона, антиматерия. Вътрешни квантови числа.
|
22.
| -
Ускорители на частици. Експерименти във физиката на елементарните частици. Пример за експеримент.
|
23.
| -
Симетрии. Примери за непрекъснати и дискретни симетрии. Теорема на Ньотер. Запазващи се квантови числа. Нарушение на P- симетрията, CP- и CPT-симетрии.
|
24.
| -
Дълбоко нееластично лептон-нуклонно разсейване. Кварков модел. Силни взаимодействия. Цвят. Квантова хромодинамика.
|
25.
| -
Електрослаби взаимодействия. W- и Z- бозони. Спонтанно нарушение на симетрията. Хигс-бозон.
|
26.
| -
Неутрина. Маса и осцилации на неутрината.
|
27.
| -
Модели обобщаващи Стандартния Модел. Суперсиметрия. Модели с допълнителни измерения.
|
Библиография
Основна:
1.А. Донков и М. Матеев, Квантова механика, 2010.
2. А.Минкова, Атомна физика, 2002.
3. А. Минкова, Ядрена физика, 2006.
4. A. Пройкова, Записки на лекции по Атомна и Ядрена физика,1988.
5. Н.Балабанов, Ядрена физика, изд. Пловдивския университет,1998
6. Н.Балабанов и М.Митриков, Атомна физика,Унив. изд. "Св. Кл. Охридски",1991
7. А.Минкова, Б.Манушев, В.Гурев и Е.Добрева, Лабораторен практикум по атомна и ядрена физика, Издателство “Софийски университет Свети Климент Охридски” (2006)
8. У.С. Уилямс, Физика на ядрото и елементарните частици, 2000.
9. Б. Славов, Теоретична ядрена физика, 2000.
10. Л. Литов, Физика на елементарните частици (записки на лекции), 2007.
http://atomic.phys.uni-sofia.bg/elektronna-biblioteka/lectures/uchebnik.pdf
Допълнителна:
1. J.D. Walecka, Introduction to modern physics, World Scientific, 2008.
2. Kenneth S. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley&Sons, Inc. New York, 1988.
Дата:27.02.2013 Съставил:
/доц. д-р Л. Литов/
Сподели с приятели: |
