Квантово-оптические явления (занятие №8 и №9)

Тепловое излучение.

1. Что такое тепловое излучение? Каков спектральный состав теплового излучении?

2. Что называется энергетической светимостью?

3. Что называется: а) спектральной испускательной способностью; б) коэффициентом поглощения. Какая связь между этими характеристиками?

4. Какое тело называется: а) абсолютно черным (АЧТ); б) абсолютно белым; в) серым?

5. Сформулируйте законы Кирхгофа. Приведите графики зависимости испускательной способности АЧТ от длины волны при различных температурах.

6. Сформулируйте законы Стефана-Больцмана.

7. Какой вид примет закон Стефана-Больцмана для энергетической светимости серого тела?

8. Сформулируйте закон смещения Вина.

Внешний фотоэффект

1. Корпускулярные свойства излучения.

2. Что такое фотон? Каковы свойства фотона? Чему равна энергия, импульс и масса фотона?

3. Нарисуйте принципиальную схему для изучения фотоэффекта. В чем заключается явление внешнего фотоэффекта?

4. В чем заключаются противоречия законов фотоэффекта представлениям классической физики.

5. Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Как объясняется фотоэффект в квантовой теории?

6. Что называется «красной границей» фотоэффекта?

7. Что такое работа выхода из металла? От чего она зависит?

8. Какова зависимость максимальной скорости фотоэлектрона от частоты падающего света?

9. Какова зависимость фототока насыщения от энергетического потока падающего света?

10. Что называется задерживающей разностью потенциалов? От чего она зависит?

Эффект Комптона

1. В чем состоит эффект Комптона?

2. При каких условиях наблюдается эффект Комптона?

3. Как расcчитывается эффект Комптона?

4. Что такое комптоновская длина волны частицы? Как зависит изменение длины волны рассеянного излучения от длины волны падающего излучения?

5. Чем отличаются состояния свободных электронов от слабосвязанных?

6. Почему в рассеянном рентгеновском излучении наблюдается не только смещенная, но и несмещенная частота?

7. Получить формулу для изменения длины волны фотона, рассеявшегося на свободном электроне.

8. Получите выражение для кинетической энергии, которую получает электрон в результате неупругого (комптоновского) рассеяния на нем налетающего фотона.

Давление света

1. Как вычислить давление на поверхность с коэффициентом отражения R падающей по нормали световой волны, плотность энергии в которой равна ω?

2. Как величина светового давления зависит от угла падения света?

3. Каковы причины возникновения светового давления?

Физика атома (занятие №11 и №12)

Модель Бора для атома водорода

1. Каковы масштабы микромира? Из чего следует невозможность описания явлений в микромире в рамках классической теории?

2. Перечислите закономерности в спектре атома водорода. Запишите обобщенную формулу Бальмера-Ридберга.

3. Сформулируйте постулаты Бора.

4. Что означает принцип соответствия?

5. Рассчитайте параметры стационарных орбит водородоподобных атомов:

· получите формулу для скорости электрона на орбите;

· получите формулу для радиуса орбит;

• получите формулы для потенциальной, кинетической и полной энергии электрона в атоме;
• нарисуйте график зависимости полной энергии электрона в атоме водорода от радиуса стационарной орбиты.

6. Охарактеризуйте спектр излучения атома водорода.

7. Запишите правила отбора для квантовых чисел.

8. Как определяется частота (длина волны) спектральной линии?

9. Что называется спектральной серией? Как определить коротко- и длинноволновую границу серии?

10. Как время жизни атома в возбужденном состоянии связано с вероятностью спонтанного перехода?

Элементы квантовой механики (занятие №13)

Программа дисциплины

Оптика (16 часов)

Лекция 1.

Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Волновая поверхность фронт волны. Уравнение бегущей (плоской и сферической) волны. Фазовая скорость, длина волны, волновое число. Световой вектор. Интенсивность света. Комплексное представление гармонических волн. Метод спектрального описания волновых полей. Преобразование Фурье.

Лекция 2

Интерференция. Когерентность и монохроматичность световых волн. Способы получения когерентных волн. Метод деления фронта и амплитуды волны. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей. Интерференция световых волн. Понятие о временной когерентности. Связь времени когерентности с шириной спектра. Максимальное число наблюдаемых полос. Максимально допустимая разность хода в интерференционных опытах. Интерферометры. Интерференционные методы исследований неоднородности кристаллов.

Лекция 3

Дифракция световых волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Волновой параметр. Условие наблюдения дифракции Френеля и Фраунгофера. Область геометрической оптики.

 Метод зон Френеля. Свойства зон Френеля. Спираль Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Пятно Пуассона.

Лекция 4

Дифракция Фраунгофера на щели. Разрешающая способность оптических приборов. Критерий Релея. Дифракционная решетка Дифракционная решетка как спектральный прибор. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах. Условие Брэгга-Вульфа. Рентгеновская дефектоскопия. Голография.