3.5. Рекомендации к самостоятельной работе студентов по разделу 5. «квантовая и атомная физика».

Квантовой физикой часто называют совокупность различных разделов физики, в которых принципиальную роль играют эффекты квантовой механики, проявляющиеся, как правило, на уровне микромира. Сюда относится полуклассическая квантовая теория света и вещества в духе Боровский модели атома непосредственно сама квантовая механика в её современной формулировке релятивистская теория квантовых явлений — квантовая теория поля — и её конкретные применения: ядерная физика, физика элементарных частиц квантовая теория конденсированных сред

При изучении темы 5.1 рекомендуется проработать § 18-20 [1] или §213-215 [3].

Надо рассмотреть обоснование корпускулярно-волнового дуализма материи (опыты Девиссона и Джермера, Тартаковского и др.). Особенно важно уяс­нить, что движение любой частицы по де Бройлю сопровождается волновым процессом; исходя из соотношения неопределенности, рассмотреть границы применимости классической механики. Соотношение неопределенностей Гейзенберга гласит о невозможности одновременного, одинаково точного измерения координаты и им­пульса частицы. Не следует, конечно, думать, что это связано с каким-либо несовершенством измерения, которое преодолеется физикой в будущем.

При изучении темы 5.2 рекомендуется проработать § 21-27 [1] или §216-222 [3].

Следует обратить внимание на статистический смысл волно­вой функции в уравнении Шредингера. Нужно иметь ввиду, что уравнение Шредингера, как и все основные уравнения физики, не выводится, а устанавливается. Его правильность подтверждается согласием его решений с опытными данными. Решение уравнения Шредингера с соответствующими граничными условиями и усло­вием нормировки волновой функции позволяет получить набор волновых функций для различных энергетических уровней частиц, а также величины дозволенный энергий частицы.

Необходимо рассмотреть применение уравнения Шредингера к «электрону в потенциальной яме» и к атому водорода в нормаль­ном состоянии.

При изучении темы 5.3 рекомендуется проработать § 28-38 [1] или §223-229 [3].

Очень важно разобрать происхождение линейчатых спектров на примере атома водорода по теории Бора, усвоить идею кванто­вания. Надо знать основные квантовые числа и их физический смысл. Необходимо подчеркнуть, что теория Бора встречает ряд затруднений. Она не поясняет аномальной дисперсии света, мультиплетности спектров, ничего не говорит об интенсивности спек­тральных линий и др.

Периодическая система элементов и спектры. Сле­дует разобрать опыты Штерна и Герлаха. Надо обратить внимание на физический смысл спинового квантового числа.

Открытая Менделеевым периодичность свойств элементов отражает периодичность в расположении электронов в атомах. Не­обходимо уяснить значение принципа Паули для решения вопроса о связи между периодической системой Менделеева и слоистым распределением электронов внутри атома.

Следует обратить внимание на различие механизмов возник­новения рентгеновских и оптических спектров.