Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 507224)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Основы физики. В 2 т. Т. 2 (594,00 руб.)

0   0
Первый авторКалашников Н. П.
АвторыСмондырев М. А.
ИздательствоМ.: Лаборатория знаний
Страниц609
ID633890
АннотацияУчебник соответствует программе дисциплины «Физика» для естественнонаучных и технических университетов. Два его тома входят в состав учебного комплекта, включающего также учебное пособие «Основы физики. Упражнения и задачи» тех же авторов. Во многих отношениях данный учебник не имеет аналогов. Ряд оригинальных методических приемов и способов изложения материала, включение новых, зачастую неожиданных тем и ярких примеров, отсутствующих в традиционных курсах физики, позволяют учащимся приобрести навыки уверенного самостоятельного мышления, глубже понять физические основы самых различных природных явлений, делать практические, качественные оценки, оперируя размерностями и порядками величин.
Кому рекомендованоДля студентов естественнонаучных и инженерно-технических специальностей.
ISBN978-5-00101-529-1 (Т. 2)
УДК53(075.8)
ББК22.3я73
Калашников, Н.П. Основы физики. В 2 т. Т. 2 [Электронный ресурс] : [учебник] / М.А. Смондырев, Н.П. Калашников .— эл. изд. — М. : Лаборатория знаний, 2017 .— 609 с. : ил. — (Учебник для высшей школы) .— Деривативное эл. изд. на основе печ. аналога (М.: Лаборатория знаний, 2017); Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 609 с.); Систем. требования: Adobe Reader XI; экран 10" .— ISBN 978-5-00101-529-1 (Т. 2) .— ISBN 978-5-00101-527-7 .— Режим доступа: https://rucont.ru/efd/633890

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Обычно для таких систем употребляют общее название осциллятор (от англ. oscillate — колебаться, вибрировать). <...> Записываем теперь уравнение движения поршня m¨ x+ω2 ¨ 0x =0,ω0 = Электромагнитный контур Рассмотрим колебательный контур, состоящий из конденсатора емкостью C и катушки индуктивностью L (рис. <...> Электромагнитный колебательный контур Подставляя первое уравнение во второе, получаем уравнение для изменения заряда на конденсаторе: q +ω2 ¨ 0q =0,ω0 = 1 √LC . <...> Аналогично для электромагнитного контура переменная x = q, ˙x =˙ случае соотношение (24.41) принимает вид LI2 2 + q2 2C = const. <...> 24.8, на котором показаны различные стадии изменения кинетической и потенциальной энергий для пружинного маятника и электромагнитного контура. <...> 24.4 Сложение однонаправленных колебаний Может случится так, что осциллятор принимает участие в двух одинаково направленных колебаниях с разными амплитудами, частотами и начальными фазами. <...> 46 Глава 26 Нелинейные колебания Другим примером является нелинейный осциллятор с потенциальной энергией, составленной из двух половинок парабол гармонических осцилляторов с разными частотами:   U(x)=      mω2 mω2 2 ,x≥ 0; 2x2 1x2 (26.6) 2 ,x≤ 0. <...> На каждой из таких окружностей полная энергия осциллятора остается постоянной, т. е. траектории в фазовом пространстве являются аналогом изогипс в топографии (см. т. <...> Потенциальная энергия гармонического осциллятора (слева) и его фазовый портрет (справа) 26.2 Фазовый портрет 49 Рис. <...> Потенциальная энергия двухямного ангармонического осциллятора (слева) и его фазовый портрет (справа) Рис. <...> Периодическая потенциальная энергия нелинейного осциллятора с минимумами в точках x =0,±2π,±4π,. (слева) и его фазовый портрет (справа) n =0,±1,±2,. <...> Используя уравнение газового состояния, можно записать выражение для скорости (27.8) в виде v =  γ RT M = тепл/2= 3kBT/2, откуда vтепл =  γ kBT m , (27.28) гдеM —молярная масса газа,m—масса молекул, а T —абсолютная температура газа. <...> Конус Маха отделяет области пространства, куда <...>
Основы_физики__в_2_т.—_Эл._изд..pdf
Стр.3
Стр.600
Стр.601
Стр.602
Стр.603
Стр.604
Стр.605
Стр.606
Стр.607
Основы_физики__в_2_т.—_Эл._изд..pdf
ББКУДК 53(075.8) 22.3я73 К17 С е р и я о с н о в а н а в 2009 г. Калашников Н. П. К17 Основы физики [Электронный ресурс] : в 2 т. Т. 2 / Н. П. Калашников, М. А. Смондырев.— Эл. изд. — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 609 с.). —М. : Лаборатория знаний, 2017. — (Учебник для высшей школы). — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". ISBN 978-5-00101-529-1 (Т. 2) ISBN 978-5-00101-527-7 Учебник соответствует программе дисциплины «Физика» для естественнонаучных и технических университетов. Два его тома входят в состав учебного комплекта, включающего также учебное пособие «Основы физики. Упражнения и задачи» тех же авторов. Во многих отношениях данный учебник не имеет аналогов. Ряд оригинальных методических приемов и способов изложения материала, включение новых, зачастую неожиданных тем и ярких примеров, отсутствующих в традиционных курсах физики, позволяют учащимся приобрести навыки уверенного самостоятельного мышления, глубже понять физические основы самых различных природных явлений, делать практические, качественные оценки, оперируя размерностями и порядками величин. Для студентов естественнонаучных и инженерно-технических специальностей. ББКУДК 53(075.8) 22.3я73 Деривативное электронное издание на основе печатного аналога: Основы физики : в 2 т. Т. 2 / Н. П. Калашников, М. А. Смондырев. —М. : Лаборатория знаний, 2017. — 606 с. : ил. —(Учебник для высшей школы). —ISBN 978-5-00101-005-0 (Т. 2); ISBN 978-5-00101-003-6. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-00101-529-1 (Т. 2) ISBN 978-5-00101-527-7 ○c Лаборатория знаний, 2017
Стр.3
Оглавление Часть IV Колебания и волны Глава 24 Колебательное движение 24.1 Уравнение гармонических колебаний . . . . . . . . . . . . . . . Пружинный маятник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Математический маятник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Физический маятник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Движение поршня в сосуде с идеальным газом . . . . . . . . . . Электромагнитный контур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.2 Гармонические колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5 5 6 7 8 8 9 24.3 Сохранение энергии при гармонических колебаниях . . . . . . 13 24.4 Сложение однонаправленных колебаний . . . . . . . . . . . . . 15 Сложение колебаний с одинаковыми частотами . . . . . . . . . 15 Биения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Колебания двух связанных осцилляторов . . . . . . . . . . . . . 18 24.5 Сложение взаимно перпендикулярных колебаний . . . . . . . . 21 24.6 Свободные затухающие колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Уравнение затухающих колебаний . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Анализ решений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 24.7 Вынужденные колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Глава 25 Переменный ток 33 25.1 Квазистационарные токи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 25.2 Переменный ток через элементы цепи . . . . . . . . . . . . . . . 33 Переменный ток через сопротивление . . . . . . . . . . . . . . . 33 Переменный ток через индуктивность . . . . . . . . . . . . . . . 34 Переменный ток через емкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 25.3 Цепь переменного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 25.4 Резонансные явления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Резонанс напряжений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Резонанс токов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 25.5 Мощность в цепи переменного тока . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Стр.600
600 Оглавление Глава 26 Нелинейные колебания 43 26.1 Нелинейные колебания маятника . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 26.2 Фазовый портрет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 26.3 Автоколебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 26.4 Эволюция и взаимодействие популяций . . . . . . . . . . . . . . 54 Популяция в отсутствие сдерживающих факторов . . . . . . . 54 Внутривидовая конкуренция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 О взаимоотношениях зайцев и волков . . . . . . . . . . . . . . . 57 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Глава 27 Волновые процессы 61 27.1 Волны в упругих средах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Колебания струны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Колебания в идеальном газе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Колебания в твердых телах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 27.2 Решение волнового уравнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 27.3 Энергия волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Применения к звуковой волне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 27.4 Стоячие волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Струна, закрепленная на одном конце . . . . . . . . . . . . . . . 73 Гармоники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Сложение гармоник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Спектр колебаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 27.5 Сферические волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Трехмерное волновое уравнение . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Эффект Доплера для звуковых волн . . . . . . . . . . . . . . . 82 Сверхзвуковые скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Часть V Основы волновой оптики Глава 28 Волновая теория света и законы геометрической оптики 93 95 28.1 Принцип Гюйгенса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 28.2 Законы отражения и преломления света . . . . . . . . . . . . . 96 Закон отражения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Закон преломления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Принцип Ферма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Глава 29 Интерференция света 103 29.1 Интенсивность света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 29.2 Когерентность световых волн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 29.3 Интерференция света от двух источников . . . . . . . . . . . . 107 29.4 Способы наблюдения интерференции света . . . . . . . . . . . . 109
Стр.601
Оглавление 601 29.5 Интерференция света в тонких пленках . . . . . . . . . . . . . . 110 29.6 Полосы равной толщины. Кольца Ньютона . . . . . . . . . . . . 112 29.7 Интерферометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Глава 30 Дифракция света 117 30.1 Принцип Гюйгенса—Френеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 30.2 Метод зон Френеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 30.3 Дифракция на круглом отверстии и диске . . . . . . . . . . . . 122 30.4 Дифракция Фраунгофера от щели . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 30.5 Дифракционная решетка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Дифракция от двух щелей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Дифракция на решетке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Характеристики дифракционной решетки . . . . . . . . . . . . 134 30.6 Дифракция рентгеновских лучей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 30.7 Голография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Глава 31 Влияние среды на свойства света 143 31.1 Поляризация света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Поляризация электромагнитной волны . . . . . . . . . . . . . . 143 Естественный и поляризованный свет . . . . . . . . . . . . . . . 144 Закон Малюса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Поляризация при отражении и преломлении . . . . . . . . . . . 148 31.2 Дисперсия света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Теория радуги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Элементарная теория дисперсии . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 31.3 Поглощение света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 31.4 Рассеяние света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Глава 32 Электромагнитные волны 163 32.1 Усреднение микроскопических полей . . . . . . . . . . . . . . . 163 32.2 Уравнения Максвелла для сплошных сред . . . . . . . . . . . . 166 32.3 Волновое уравнение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 32.4 Основные свойства электромагнитных волн . . . . . . . . . . . 169 32.5 Эффект Доплера для электромагнитных волн . . . . . . . . . . 172 Отражение света от движущегося зеркала . . . . . . . . . . . . 174 32.6 Энергия и импульс электромагнитного поля . . . . . . . . . . . 176 Давление света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Солнечный парус . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 32.7 Законы оптики и уравнения Максвелла. Формулы Френеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Отражение и преломление s-поляризованной волны . . . . . . . 181 Отражение и преломление p-поляризованной волны . . . . . . 184
Стр.602
602 Оглавление 32.8 Полное внутреннее отражение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 32.9 Затухание волн в металле. Скин-эффект . . . . . . . . . . . . . 188 32.10 Дипольное излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 32.11 Излучение равномерно движущегося заряда . . . . . . . . . . . 197 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Часть VI Основы квантовой механики Глава 33 Квантовая природа излучения 201 203 33.1 Тепловое излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 33.2 Эмпирические законы излучения абсолютно черного тела . . . 209 33.3 Классические результаты для теплового излучения . . . . . . . 211 33.4 Закон излучения Планка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Глава 34 Фотоны 219 34.1 Кванты света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 34.2 Фотоэлектрический эффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 34.3 Эффект Комптона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 34.4 Опыт Боте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Глава 35 Волновые свойства микрочастиц 233 35.1 Атом Бора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Постулаты Бора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Характеристики водородоподобного атома . . . . . . . . . . . . 235 35.2 Волны материи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 35.3 Соотношения неопределенностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Некоторые следствия соотношений неопределенностей . . . . . 247 35.4 Двухщелевой эксперимент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 35.5 О границах применимости квантовой механики . . . . . . . . . 252 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Глава 36 Уравнение Шрёдингера 257 36.1 Волна вероятности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 36.2 Общее уравнение Шрёдингера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 36.3 Операторы, симметрия и законы сохранения . . . . . . . . . . . 261 36.4 Стационарное уравнение Шрёдингера . . . . . . . . . . . . . . . 262 36.5 Уравнение Шрёдингера для простейших систем . . . . . . . . . 265 Свободная частица, движущаяся вдоль оси x . . . . . . . . . . 265 Частица в бесконечно глубокой потенциальной яме . . . . . . . 266 Частица в трехмерной потенциальной яме . . . . . . . . . . . . 268 Одномерный осциллятор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Трехмерный осциллятор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Стр.603
Оглавление 603 36.6 Принцип соответствия Бора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 36.7 Отражение и туннелирование частиц . . . . . . . . . . . . . . . 273 Низкий бесконечный барьер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Высокий бесконечный барьер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 Конечный потенциальный барьер . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 36.8 Оптическая аналогия прохождения частицы над барьером . . . 281 Ступенчатый потенциал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 Прямоугольный барьер конечной ширины . . . . . . . . . . . . 283 Прохождение света через многослойную структуру . . . . . . . 285 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Глава 37 Теория атома 289 37.1 Коммутирующие операторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 37.2 Момент количества движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 37.3 Атом водорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 37.4 Спин электрона и тонкая структура спектров . . . . . . . . . . 303 Опыт Штерна—Герлаха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 37.5 Векторная модель атома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 37.6 Принцип Паули и валентность элементов . . . . . . . . . . . . . 312 Эффективный заряд ядра, оценки потенциала ионизации и закон Мозли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Электронная конфигурация атомов . . . . . . . . . . . . . . . . 316 37.7 Принцип тождественности частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Глава 38 Физическая природа химической связи 321 38.1 Молекулы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 Ионная связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 Ковалентная связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 Комбинации различных типов связи . . . . . . . . . . . . . . . . 328 38.2 Пространственное строение молекул . . . . . . . . . . . . . . . . 330 38.3 Молекулярные спектры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 Электронные уровни энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 Энергия колебательного движения ядер . . . . . . . . . . . . . 333 Энергия вращательного движения молекул . . . . . . . . . . . . 334 Молекулярные спектры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 38.4 Комбинационное рассеяние света . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Часть VII Основы теории строения вещества Глава 39 Взаимодействие излучения с веществом 339 341 39.1 Вывод формулы Планка по Эйнштейну . . . . . . . . . . . . . . 341 39.2 Общие сведения о лазерах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 Прохождение излучения через вещество. Инверсия населенностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Стр.604
604 Оглавление Принцип работы лазера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Типы лазеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 39.3 Нелинейные эффекты в оптике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 Глава 40 Теплоемкость кристаллов. Статистика Бозе—Эйнштейна 357 40.1 Классические представления о теплоемкости кристаллов . . . . 357 40.2 Средняя энергия квантового осциллятора . . . . . . . . . . . . 359 Средняя энергия квантового ротатора . . . . . . . . . . . . . . . 361 40.3 Теплоемкость кристаллов по Эйнштейну . . . . . . . . . . . . . 363 40.4 Теория теплоемкости твердых тел Дебая . . . . . . . . . . . . . 364 Число колебаний в единице объема . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Характеристическая температура Дебая . . . . . . . . . . . . . 366 40.5 Фононы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 Линейная цепочка одинаковых атомов . . . . . . . . . . . . . . 369 Линейная двухатомная цепочка . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 Квантование колебаний кристаллической решетки . . . . . . . 373 40.6 Статистика Бозе—Эйнштейна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 Плотность квантовых состояний . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Конденсация Бозе—Эйнштейна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 Глава 41 Элементы физики твердого тела. Статистика Ферми— Дирака 383 41.1 Энергетические зоны в твердых телах . . . . . . . . . . . . . . . 383 Применение оптической аналогии . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 Формирование энергетических зон в кристалле . . . . . . . . . 384 41.2 Металлы, диэлектрики и полупроводники . . . . . . . . . . . . 388 41.3 Теория свободных электронов в металле. Энергия Ферми . . . 390 Электронный газ при нулевой температуре . . . . . . . . . . . . 393 41.4 Статистика Ферми—Дирака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 41.5 Распределение Ферми—Дирака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 41.6 Эффективная масса электрона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 41.7 Электропроводность металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 41.8 Полупроводники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 Дырки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 Собственная проводимость полупроводников . . . . . . . . . . . 412 Примесная проводимость полупроводников . . . . . . . . . . . . 415 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420 Глава 42 Контактные явления 421 42.1 Работа выхода и контактная разность потенциалов в металле . 421 42.2 Термоэлектрические явления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424 Термо-ЭДС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
Стр.605
Оглавление 605 ЭДС термопары . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 Эффект Пельтье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 Эффект Томсона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 42.3 Полупроводниковые выпрямители . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 Контактная разность потенциалов в p–n-переходе . . . . . . . . 438 Сопротивление и односторонняя проводимость p–n-перехода . 439 Туннельный диод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Фотоэлектрические явления в полупроводниках . . . . . . . . . 444 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 Глава 43 Макроскопические квантовые явления 449 43.1 Сверхтекучесть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 Элементы микроскопической теории сверхтекучести . . . . . . 450 Сверхтекучесть конденсата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 43.2 Сверхпроводимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Эффект Мейснера и критические значения температуры и магнитного поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 Сверхпроводники 2-го рода и вихри Абрикосова . . . . . . . . . 457 Промежуточное состояние . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 Уравнение Лондонов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 Квантование магнитного потока . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 Электрон-фононное взаимодействие и куперовские пары . . . . 466 Микроскопическая теория сверхпроводимости (БКШ) . . . . . 467 Туннелирование электронов при контакте сверхпроводников . 471 Эффекты Джозефсона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 Часть VIII Основы физики микромира Глава 44 Физика атомного ядра 483 485 44.1 Состав атомного ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 44.2 Физическая природа ядерных сил . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 44.3 Масса и дефект массы ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 44.4 Модели атомного ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Модель жидкой капли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Оболочечная модель ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496 44.5 Радиоактивность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 Закон радиоактивного распада . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 Распад «дочерних ядер» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 Альфа-распад . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 Бета-распад . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 Ядерные реакции и определение возраста археологических образцов радиоуглеродным методом . . . . . . . . . . . . . . 510 44.6 Элементы дозиметрии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518 44.7 Атомная и термоядерная энергетика . . . . . . . . . . . . . . . . 524
Стр.606
606 Оглавление Деление ядер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 Цепная реакция. Атомные бомбы и реакторы . . . . . . . . . . 528 Термоядерная энергетика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543 Глава 45 Основные представления физики элементарных частиц 545 45.1 Фундаментальные взаимодействия . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 Квантовая электродинамика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546 Сильные ядерные взаимодействия . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 Слабые взаимодействия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 Нарушение P-, C- и CP-симметрии в слабых взаимодействиях 557 45.2 Квантовая хромодинамика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559 45.3 Кварки и лептоны в Стандартной теории . . . . . . . . . . . . . 563 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 Глава 46 Элементарные частицы и космология 567 46.1 За пределами Стандартной модели . . . . . . . . . . . . . . . . 568 Масса нейтрино . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568 Барионная асимметрия Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 Великое объединение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 Суперсимметрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571 Суперструны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 46.2 Вселенная — прошлое и будущее . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573 Расширяющаяся Вселенная и закон Хаббла . . . . . . . . . . . 573 Критическая плотность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580 Темная материя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581 Темная энергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585 Гравитация и планковские масштабы . . . . . . . . . . . . . . . 588 Горячая Вселенная и Большой взрыв . . . . . . . . . . . . . . . 590 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594 ЭПИЛОГ 595
Стр.607