Курс лекций по физике

Решение дифференциальных уравнений
Примеры решения типовых задач
Курс практики по математике
Инженерная графика
Машиностроительное черчение
История дизайна
Архитектура ПК
Лабораторные работы по оптоэлектронике
Лабораторные работы по электротехнике
Электрические аппараты
Курс лекций по физике
Малая теплоэнергетика
Промышленные выставки
Техника как искусство
Дворец промышленности
Эйфелева башня
Инженерный стиль
Архитектурный стиль
Первая Всероссийская выставка
Художественно-промышленная выставка
Выставки в Нижнем Новгороде
История теории дизайна
Новый стиль в Европе
Художественный авангард
Производственное искусство
Оформление революционных праздников.
Агитационно-массовое искусство
Первые школы дизайна
Баухауз
Иттен Иоханес
Работы студентов
Шлеммер Оскар
Баухауз в Дессау
Бройер Марсель
Баухауз в Берлине
ВХУТЕМАС и ВХУТЕИН
Стилевые направления
Эпоха джаза
Интернациональный стиль
Арт-Деко. Франция
Новации в области моды
Художественное формообразование в нацистской Германии
Дизайн для всех
Дизайн и техника
Обтекаемая форма
Начертательная геометрия
Примеры позиционных и
метрических задач
Решение дифференциальных уравнений
Примеры решения типовых задач
Эргономичный дизайн
Формирование профессии "дизайнер"
Истоки органического дизайна
Предвоенный дизайн в СССР
Транспортный дизайн
Элитарный дизайн
Послевоенный дизайн
Высшая  школа
формообразования
Поп-культура и поп-дизайн 60-х
Футуристическая  мода 60-х
Передняя Азия
Радикальный дизайн
Концептуальные поиски
советских дизайнеров
От модерна к постмодерну
Новый дизайн
Хай-тек –
стиль высоких технологий
Зодчество древнерусское
Мозаика и фреска
Иконопись
Страны Дальнего Востока
Художественное оформление
книги
Эпоха Возрождения
Искусство Древнего Египта
Ювелирное искусство
Adobe Illustrator
Стили и эффекты
Экспортирование изображений
 

Законы теплового излучения Энергию, излучаемую с единицы поверхности нагретого тела и приходящуюся на единичный диапазон частот, называют спектральной испускательной способностью тела или спектральной плотностью энергетической светимости (rω,Т ).

Закон смещения Вина Длина волны, на которую приходится максимум испускательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре.

Гипотеза о квантах. Формула Планка Планк получил формулу для uω,T , хорошо согласующуюся с экспериментальными данными во всем диапазоне частот. Для этого он ввел гипотезу, коренным образом противоречащую представлениям классической физики о непрерывном испускании и поглощении электромагнитного излучения веществом.

Фотоэффект Дальнейшее развитие квантовая гипотеза Планка получила прежде всего в работах Эйнштейна, который выдвинул гипотезу о световых квантах – фотонах.

  Законы Столетова Для монохроматического света определенной длины волны фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на катод. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от величины светового потока, а определяется лишь частотой излучения.

Волновые свойства микрочастиц Гипотеза де Бройля Луи де Бройль выдвинул смелую гипотезу, согласно которой корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер.

Парадоксальное поведение микрочастиц Эксперименты по дифракции частиц вынуждают констатировать наличие парадокса: - «электрон – это одновременно частица и волна».

Соотношения неопределённости В классической физике исчерпывающее описание состояния частицы определяются динамическими параметрами, такими как координаты, импульс, момент импульса, энергия и др.

Следствия из соотношений неопределённостей

Ферромагнитные тела образуют третий, особый класс магнетиков. Свое название они получили от наименования основного представителя этого класса веществ - железа. К ферромагнетикам относятся кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий, эрбий, ряд сплавов и химических соединений.

Условие непрерывности - в любой момент времени волновая функция должна быть непрерывной функцией пространственных координат. Непрерывными должны быть также частные производные   и .

 Одномерная потенциальная яма Потенциальная энергия частицы внутри ямы ( 0 < x < a ) постоянна и равна нулю, а вне ямы обращается в бесконечность.

Плотность вероятности нахождения частицы

Квантовый гармонический осциллятор ( параболическая потенциальная яма) Гармоническим осциллятором называется система, способная совершать гармонические колебания. Примером таких колебаний в квантовой механике являются колебания атомов в твёрдых телах, молекулах и т.д.

Одномерный потенциальный порог и барьер Движение частицы в области потенциального порога

  Прохождение частицы через потенциальный барьер. Рассмотрим одномерный прямоугольный потенциальный барьер

Операторы физических величин Ранее было сказано, что состояние квантовой частицы определяется не координатами и импульсом, а заданием Ψ-функции, вид которой зависит от конкретного потенциального поля ( 1-ый постулат квантовой механики ). Волновая функция, описывающая сама по себе распределение по координатам, определяет также распределение по импульсам и другим динамическим характеристикам частицы, таким как кинетическая энергия, момент импульса и др.

Операторы энергий Кинетическая энергия в классической механике 

Измерение физических величин в квантовых системах Пусть известна волновая функция, описывающая состояние частицы в квантовой системе. Каков будет результат измерения физической величины Q в этой системе?

 В  некоторый момент частица находится в состоянии, описываемом Ψ-функцией,  координатная часть которой  , где А и а - неизвестные постоянные.

Ядерная  модель атома Резерфорд на основании результатов эксперимента по рассеянию  α-частиц на атомах металлической фольги обосновал планетарную модель строения атома.

Волновые функции и квантовые  числа

Орбитальный магнитный  момент Так как движущийся в классической теории Бора вокруг ядра электрон является заряженной частицей, то такое его движение обусловливает протекание некоторого замкнутого тока в атоме, который можно охарактеризовать орбитальным магнитным моментом рм .

Спин электрона Пространственное квантование атома утверждает дискретность проекции магнитного момента атома на направление внешнего магнитного поля

Атом  во внешнем магнитном поле В сложном многоэлектронном атоме каждый из N электронов обладает орбитальным и спиновым механическим и магнитным моментами.

Вынужденное  излучение атомов. Лазеры Квантовая теория равновесного излучения

Квантовые  генераторы В первом приборе квантовой электроники – молекулярном генераторе активной средой являлся пучок молекул аммиака NН3 , из которого с помощью сложного квадрупольного конденсатора выводились молекулы с меньшей энергией, а обогащённый возбуждёнными молекулами пучок представлял собой активную среду. В объёмном резонаторе, взаимодействуя с молекулярным пучком, вынужденное излучение частотой ν = 24840 МГц усиливалось.

Квантовые  системы из одинаковых частиц Квантовые особенности поведения микрочастиц, отличающие их от свойств макроскопических объектов, проявляются не только при рассмотрении движения одной частицы, но и при анализе поведения системы микрочастиц. Наиболее отчётливо это видно на примере физических систем, состоящих из одинаковых частиц, – систем электронов, протонов, нейтронов и т.д.

Бозоны  и фермионы Частицы, состояния которых описываются симметричными волновыми функциями, называются бозонами. Системы, состоящие из таких частиц, подчиняются  статистике Бозе – Эйнштейна. К бозонам относятся фотоны, π- и к-мезоны, фононы в твёрдом теле, экситоны в полупроводниках и диэлектриках. Все бозоны обладают нулевым или целочисленным спином.

Квантовые  статистические распределения Особенности поведения частиц, связанные с неразличимостью тождественных частиц в квантовой механике, проявляются и в статистических свойствах систем, состоящих из одинаковых частиц. Это приводит к тому, что статистические распределения частиц в квантовой механике отличаются от статистических распределений, известных из классической физики. Кроме того, статистические свойства бозонов и фермионов в силу кардинального отличия в поведении этих частиц также оказываются различными.

Распределение Ферми–Дирака Квантовая статистика Ферми–Дирака описывает идеальный газ из фермионов – ферми–газ.

Электронный  газ в металлах Модель свободных электронов в металлах предполагает, что при образовании кристаллической решётки от атомов отщепляются некоторые слабее всего связанные с ними (валентные) электроны. Эти электроны проводимости, обеспечивающие электропроводность металлов, в первом приближении можно рассматривать как идеальный газ свободных электронов, для которых металлический образец является потенциальной ямой.

Эмиссия электронов из  металла Эмиссия электронов может возникать при нагреве металлов (термоэлектронная эмиссия), при облучении металлов различными частицами, например фотонами (фотоэлектронная эмиссия), при приложении к металлу сильных электрических полей (автоэлектронная эмиссия) и т.д.

Эффект Шоттки Выясним, какие силы действуют на вылетевший из металла термоэлектрон и как они зависят от расстояния х от электрона до поверхности металла. Пусть х значительно превышает период кристаллической решётки, а поверхность металла является плоской и непрерывной.

Зонная теория  твёрдых тел Рассматривая квантовую теорию электропроводности металлов не учитывалось, что положительные ионы кристаллической решётки создают в металле электрическое поле и как вообще появляются электроны проводимости, которые в кристаллах металлов есть, а в кристаллах диэлектриков отсутствуют.

Зонная  структура в металлах, полупроводниках и диэлектриках Существование энергетических зон позволяет объяснить с единой точки зрения существование металлов, полупроводников и диэлектриков.

Электропроводимость  металлов Квантово–механический расчёт показывает, что в случае идеальной кристаллической решётки электроны проводимости не испытывали бы при своём движении никакого сопротивления и электропроводность металлов была бы бесконечно большой.

Собственная  и примесная проводимость полупроводников

Примесная проводимость полупроводников возникает, если некоторые атомы данного полупроводника заменить в узлах кристаллической решётки атомами, валентность которых отличается на единицу от валентности основных атомов.

Фотопроводимость полупроводников – это электрическая проводимость, возбуждённая электромагнитным  излучением за счёт обусловленного действием света перераспределением электронов по энергетическим уровням.

В полупроводниках так же как и в металлах наблюдается эффект Холла, т.е. возникновение разности потенциалов в направлении перпендикулярному взаимно перпендикулярным векторам магнитного поля  и плотности электрического тока  , а вдоль стороны в направлен вектор магнитной индукции .

Контактные  явления Контакт двух проводников

Термопары. Эффективно использовать контактный переход двух проводников можно для измерения температуры.

Вольт – амперная характеристика идеального р-п-перехода (идеального полупроводникового диода) Для включения р-п-перехода в электрическую цепь на кристалл с обеих сторон наносят специально изготовленные контакты, имеющие очень малое сопротивление. В результате получают полупроводниковый диод.

Конденсаторы  переменной ёмкости Распределение заряда в области р-п-перехода аналогична схеме распределения заряда в плоском конденсаторе. Роль расстояния между пластинами играет толщина запорного слоя.

Полупроводниковые тепловые элементы. Принцип работы полупроводниковых тепловых элементов аналогичен работе полупроводниковых солнечных элементов с тем отличием, что в области р-п-перехода пары электрон- дырка образуются за счёт его нагрева.

Ядерная физика Атомное ядро Основная масса материи в атоме не распределена равномерно по объёму атома, а сконцентрирована в плотном ядре, размер которого (~10-15 м) составляет одну стотысячную часть размера самого атома. Плотность ядерного вещества очень велика .

Масса  и энергия связи ядра Масса ядра не является аддитивной величиной – она не равна сумме масс образующих ядро нуклонов. Причиной является сильное взаимодействие нуклонов в ядре.

 Условия для протекания управляемой цепной реакции деления (К = 1) реализуются в ядерных (атомных) реакторах. В реакторе на медленных (тепловых) нейтронах с энергией меньше  0,5 эВ управляемая цепная реакция деления может протекать в природном или в слабо обогащённом уране, что достигается введением в реактор специального вещества – замедлителя.

 Радиоактивность заключается в самопроизвольном распаде ядер с испусканием одной или нескольких частиц. Такие ядра и соответствующие им нуклиды называют радиоактивными (в отличие от стабильных ядер).

Основные  типы радиоактивности Альфа–распад – самопроизвольное испускание ядром α-частицы (4Не) .

Спектры излучения атомных ядер возникают подобно спектрам излучения атомов и молекул. Атомы наиболее интенсивно поглощают электромагнитные волны частоты, соответствующей переходу из основного состояния атома в первое возбуждённое состояние. Это явление называют резонансным поглощением.

Элементарные частицы Сначала элементарными считались частицы, из которых состоят атомы и их ядра – т.е. электроны, протоны и нейтроны.

Систематика  элементарных частиц Бозоны и фермионы

Кварковая  структура адронов Все адроны построены из частиц, названных кварками.

Взаимодействие  ионизирующих излучений с веществом В веществе быстрые заряженные частицы взаимодействуют с электронными оболочками и ядрами атомов.

Дозиметрия Поглощённая доза излучения (ПДИ) – равна отношению энергии, переданной ионизирующим излучением веществу, к массе вещества . Единицей ПДИ в СИ является грей (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг.

Цель нанотехнологий состоит в управлении поведением отдельных наночастиц (атомов, молекул, молекулярных систем) при создании новых наноустройств и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами.