СОФИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКИ ФАКУЛТЕТ
БЪЛГАРИЯ, СОФИЯ 1164
БУЛ. "ДЖЕЙМЗ БАУЧЪР" 5
ТЕЛ.: +359 2 622 446
ФАКС: + 359 2 962 5276, ТЕЛЕКС: 23296 SUKO BG
|
|
SOFIA UNIVERSITY
FACULTY OF PHYSICS
1164 SOFIA, BULGARIA
5 JAMES BOURCHIER ВLVD.
ТEL.: +359 2 622 446
FAX: +359 2 962 5276, TELEX: 23 296 SUKO BG
|
Утвърдена с Протокол на ФС N: …../ ……..
Декан:
/доц. д-р Д. Мърваков/
УЧЕБНА ПРОГРАМА
ПО ДИСЦИПЛИНАТА: Физика на атомите и молекулите
ВКЛЮЧЕНА В УЧЕБНИЯ ПЛАН НА СПЕЦИАЛНОСТ: Медицинска физика
СТЕПЕН НА ОБУЧЕНИЕ: бакалавърска
КРЕДИТИ (ECTS):4.5
КАТЕДРА: Атомна физика
ИЗВАДКИ ОТ УЧЕБНИЯ ПЛАН
Вид на занятията:
|
Семестър:
|
Хорариум-часа/
седмично:
|
Хорариум-часа
Общо:
| Лекции |
5
|
3
|
45
|
Семинарни упражнения
|
5
|
1
|
15
|
Практически упражнения
|
-
|
-
|
-
|
Общо часа:
|
|
4
|
60
|
Форма на контрол:
|
|
Тестове, дом. задачи, писмен изпит
|
|
А. АНОТАЦИЯ
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, вкл. 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.
Б. СЪДЪРЖАНИЕ НА УЧЕБНАТА ПРОГРАМА:
Лекции
№
|
Тема, вид на занятието:
|
Брой часове
|
1.
|
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
|
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
|
3.
|
Топлинно излъчване. Закон на Стефан-Болцман. Закон на Вин. Формула на Рейли-Джинс. Формула на Планк. Константа на Планк.
|
2
|
4.
|
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
|
5.
|
Ефект на Комптън.
|
1
|
6.
|
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
|
7.
|
Атомни спектри. Спектър на водорода. Формула на Балмер. Формула и константа на Ридберг. Постулати на Бор. Опит на Франк и Херц.
|
1
|
8.
|
Теория на Бор за водородния атом.
|
1
|
9.
|
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
|
10.
|
Принцип на неопределеността на Хайзенберг.
|
1
|
11.
|
Уравнение на Шрьодингер. Частица в потенциална яма. Водороден атом. Квантови числа.
|
2
|
12.
|
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
|
13.
|
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
|
14.
|
Многоелектронни атоми, слоиста структура на атомната обвивка. Принцип на Паули. Периодична система на елементите.
|
1
|
15.
|
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
|
16.
|
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
|
17.
|
Атоми във външно електрично поле. Ефект на Щарк - линеен и квадратичен ефект. Динамичен ефект на Щарк. Приложения.
|
1
|
18.
|
Рентгенови спектри. Закон на Мозли. Приложение на рентгеновите лъчи: рентгенова флуоресценция и дифракция, рентгенография.
|
1
|
19.
|
Ширина и интензивност на спектралните линии. Населеност на състоянията. Израждане и статистистическо тегло.
|
1
|
20.
|
Молекули. Видове химични връзки. Йонна и ковалентна връзка. Валентност. Хибридизация.
|
1
|
21.
|
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
|
22.
|
Електронни състояния и спектри на двуатомните молекули. Приближение на Борн-Опенхаймер. Принцип на Франк-Кондон. Вибрационна и ротационна структура. Многоатомни молекули.
|
1
|
23.
|
Комбинационно разсейване на светлината. Стокс и анти-Стокс компоненти. Поляризация.
|
1
|
24.
|
Спонтанни и индуцирани преходи. Лазери. Приложение на лазерите. Охлаждане на ансамбли от атоми. Атомни еталони за честота.
|
2
|
25.
|
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
|
26.
|
Аналитични приложения на атомната и молекулната спектроскопия. Експериментални техники. Фурие спектроскопия. Дистанционни спектрални наблюдения. Спин-резонансна спектроскопия.
|
3
|
27.
|
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
|
28.
|
Взаимодействие на гама-лъчението с веществото: фотоефект, Комптъново разсейване, раждане на двойка електрон - позитрон. Пълен коефициент на отслабване.
|
1
|
29.
|
Ефект на Черенков. Приложение.
|
1
|
30.
|
Методи за регистриране на оптичните лъчения, основни характеристики на детекторите. Фотоелектронен умножител, микро-канален умножител, болометър. Резонансни детектори. Полупроводникови фото-детектори. Фотографски емулсии.
|
2
|
31.
|
Обобщаваща лекция.
|
1
|
|
Общо:
|
45
|
|
|
|
Семинарни упражнения
№
|
Тема, вид на занятието:
|
Брой часове
|
1.
|
Входен тест. Уводно упражнение. Атомна маса, число на Авогадро, моларна маса на атомите и молекулите.
|
2
|
2.
|
Корпускулярни свойства на светлината. Външен фотоефект, ефект на Комптън, гравитационно червено отместване. Елементи на релативистката физика.
|
2
|
3.
|
Вълнови свойства на микрочастиците. Електронна дифракция. Принцип на неопределеността на Хайзенберг.
|
2
|
4.
|
Разсейване, сечение за взаимодействие. Кинетика на елементарни процеси и балансни уравнения.
|
2
|
5.
|
Векторен модел на атома. Термове. Електронни конфигурации. Свръхфина структура на спектралните линии.
|
2
|
6.
|
Магнитен момент на електрона и атома. Фактор на Ланде. Нормален и аномален ефект на Зееман.
|
2
|
7.
|
Молекулни спектри.
|
3
|
|
Общо
|
15
|
В. Формата на контрол е:
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. Домашни задачи се дават предварително и се решават от студентите на семинарните занятия. Оценката от семинара се взема с тегло 20%. Курсът завършва с писмен изпит в тестова форма с тегло 60%. Тестовете се провеждат за определено време и се оценяват пропорционално на набраните точки.
Г. Основна литература:
-
Минкова, А. Атомна физика, лекции, София,Ромина, 2000.
-
Балабанов Н., 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
-
А.Минкова, Б.Манушев, В.Гурев и Е.Добрева, Практикум по атомна и ядрена физика, Университетско изд. “ Св. Климент Охридски”, 2006
-
Э. Вихман, Квантовая физика, Берклеевский курс физики, т. IV, Москва, “Наука”, 1986.
-
Иванчев Н., Петров С., Христов Л., Физика, София, ДИ “Техника”, 1975
Съставили програмата:
Дата:14.04.2008 г.
/ доц. дфн Ана Пройкова/
/ доц. д-р Димитър Колев/
/ доц. д-р Венцислав Русанов/
/ доц. д-р Илко Русинов/
Сподели с приятели: |