Взаимодействие излучения с веществом
Beschreibung: Курс представляет собой систематическое изучение основных электромагнитных взаимодействий частиц и фотонов с веществом. Подробно рассматриваются электромагнитные явления, связанные с прохождением частиц различной природы и различных энергий через однородные среды, в том числе, детекторы. Рассматриваются основные процессы взаимодействия нейтронов с веществом. Проводится обзор эффектов, возникающих в слоистых средах и кристаллических веществах.
Betrag der Credits: 6
Пререквизиты:
- Физика конденсированного состояния
Arbeitsintensität der Disziplin:
| Unterrichtsarten | Uhr |
|---|---|
| Vorträge | 15 |
| Praktische Arbeiten | 15 |
| Laborarbeiten | 15 |
| AASAL (Autonomes Arbeiten der Schüler unter Anleitung des Lehrers) | 45 |
| SE (Studentisches Eigenarbeiten) | 90 |
| Endkontrollformular | экзамен |
| Form der Endkontrolle |
Komponente: Компонент по выбору
Zyklus: Профилирующие дисциплины
Цель
- формирование физических представлений о закономерностях взаимодействия заряженных частиц, фотонов и нейтронов с веществом, для применения этих знаний при работе в различных областях науки, техники и медицины, связанных с применением ионизирующих излучений.
Задача
- Основные задачи дисциплины связаны с получением студентами теоретических знаний и практических навыков, необходимых для: создания правильного восприятия изучаемого объекта; умения предсказать свойства изучаемого объекта во времени и пространстве на основе определенных знаний о его начальном состоянии, а также изучение вопроса взаимодействия с различными веществами; формирования единого математического подхода для количественного решения конкретных задач в рамках принятых приближений.
Результат обучения: знание и понимание
- 1. Основные законы, понятия и подходы в рамках современных представлений о природе воздействия различных видов излучения с веществом живой и неживой природы
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- 1. Использовать знания закономерностей в вопросах воздействия излучения на вещества для объяснения физико-химических и биофизических явлений и процессов
Результат обучения: формирование суждений
- 1. Предсказать поведение явлений и процессов в сложных био-, физико-химических системах во времени и пространстве на основе определенных знаний о его начальном состоянии
Результат обучения: коммуникативные способности
- 1. Формулировать основные понятия раздела, решать физические задачи и оценивать порядки физических величин.
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- 1. Основные тенденции и направления развития плазменнопучковых и электроразрядных технологий и оборудования для них.
Lehrmethoden
Дисциплина «Взаимодействие излучения с веществом» носит ярко выраженный междисциплинарный характер. Целью данной дисциплины является формирование представлений о природе воздействия излучения на различные системы, в том числе и человека; знакомство с основами радиологии (радиохимии) и общих механизмов взаимодействия излучения с объектами различной природы. Для этого у обучающегося нужно сформировать современное естественнонаучное мировоззрение, развить научное мышление, расширить их научно-технический кругозор, а также привить творческий подход и способность принимать стандартные и нестандартные научные методы исследования для решения поставленных задач.
Bewertung des Wissens der Studierenden
| Period | Art der Aufgabe | Gesamt |
|---|---|---|
| 1 Bewertung | Коллоквиум | 0-100 |
| Индивидуальные задания | ||
| Выполнение и защита лабораторных работ | ||
| Рубежный контроль 1 | ||
| 2 Bewertung | Рубежный контроль 2 | 0-100 |
| Коллоквиум | ||
| Индивидуальные задания | ||
| Выполнение и защита лабораторных работ | ||
| Endkontrolle | экзамен | 0-100 |
Die Bewertungspolitik der Lernergebnisse nach Arbeitstyp
| Art der Aufgabe | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Exzellent | Gut | Befriedigend | Ungenügend |
Bewertungsbogen
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Релятивистская кинематика упругого рассеяния. Кинематика неупругих столкновений.
- Микроскопическое сечение взаимодействия. Дифференциальные сечения. Вычисление средних величин.
- Сечения рассеяния и поглощения энергии. Преобразование сечений. Макроскопические коэффициенты взаимодействия.
- Элементы квантовой теории упругого рассеяния. Приближение Борна. Упругое рассеяние заряженных частиц атомами. Экранирование.
- Особенности упругого рассеяния электронов и позитронов. Влияние упругого рассеяния на траекторию заряженной частицы в веществе. Многократное рассеяние.
- Сечение ионизации атома заряженными частицами. Дельта электроны. Классическая теория потерь энергии на ионизацию и возбуждение атомов. Формула Бете-Блоха. Эффект плотности.
- Потери на столкновения легких заряженных частиц. Связь между потерями энергии и ионизацией.
- Тормозное излучение заряженных частиц. Потери энергии на тормозное излучение. Полные потери энергии. Эффект аннигиляции.
- Основные определения. Механизмы ядерных реакций. Законы сохранения в ядерных реакциях. Общие свойства ядерных реакций. Особенность ядерных взаимодействий заряженных частиц.
- Типы ядерных взаимодействий заряженных частиц. Энергетические диаграммы ядерной реакции. Роль ядерных реакций в ослаблении пучка заряженных частиц. Выход ядерной реакции.
- Статистический разброс потерь энергии на столкновения. Распределение Ландау. Флуктуации в потерях энергии на излучение.
- Пробеги заряженных частиц в веществе. Коэффициенты пропускания. Коэффициенты отражения.
- Рассеяние электромагнитных волн на свободных зарядах. Формула Томсона.
- Рассеяние электромагнитных волн связанными зарядами. Рассеяние электромагнитных волн системой зарядов. Когерентное и некогерентное рассеяние. Эффект Комптона.
- Фотоэффект. Эффект образования электронно-позитронных пар.
Основная литература
- 1. В.И. Беспалов Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом: учебное пособие. 4-е изд., исправ./ – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 2. Черняев А. П. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 3. Н.Г. Гусев, В.А. Климанов, В.П. Машкович, А.П. Суворов Защита от ионизирующих излучений. Т. 1. Физические основы защиты от излучений: Учебник для вузов -3е изд. М.: Энергоатомиздат, 1989. 4. А.М. Кольчужкин, В.В. Учайкин Введение в теорию столкновений, Томск, ТГУ, 1979. 5. В.В. Балашов Строение вещества. – М.: Изд. МГУ, 1993. 6. С.В. Стародубцев, А.М. Романов. "Взаимодействие гамма-излучения с веществом", Ташкент, 1964. 7. Ю.М. Широков, Н.П. Юдин "Ядерная физика", М., Наука, 1972. 8. К.Н. Мухин "Экспериментальная ядерная физика", т. 1., М., Атомиздат, 1974
Дополнительная литература
- 1. Г.А. Пшеничный "Взаимодействие излучений с веществом и моделирование задач ядерной геофизики", М.: Энергоиздат, 1982. 2. И.Е. Иродов ―Основные законы механики‖, Учебное пособие, М.: Высшая школа, 1985. 3. И.Е. Иродов ―Квантовая физика. Основные законы‖: Учеб. пособие для вузов. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. 4. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц "Механика", М.: Наука, 1965. 5. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц ―Теория поля‖. – М.: ГИФМЛ, 1962. 6. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц ―Теоретическая физика‖: Учеб. Пособие для вузов. В 10 т. Т. 3. ―Квантовая механика (нерелятивистская теория)‖. – М.: Наука, 1989. 7. Дж. Джексон ―Классическая электродинамика‖. – М.: Мир, 1965. 8. Машкович., А.В. Кудрявцева "Защита от ионизирующих излучений", Справочник, М.: Энергоатомиздат, 1995. 9. О.Ф. Немец, Ю.В. Гофман "Справочник по ядерной физике", Киев.: Наукова думка, 1975. 10. С.В. Стародубцев, А.М. Романов. "Прохождение заряженных частиц через вещество", Ташкент, 1962 11. А.А. Воробьѐв, Б.А. Кононов "Прохождение электронов через вещество", Томск, ТГУ, 1966 12. И.П. Калашников, В.С. Ремизович, М.И. Рязанов "Столкновения быстрых заряженных частиц в твердых телах". – М.: Атомиздат, 1980. 13. В.А. Квливидзе, С.С. Красильников ―Введение в физику атомных столкновений‖. – М.: Изд. МГУ, 1985. 14. С.В. Скачков, Л.В. Константинов, Р.П. Строганова и др. ―Сборник задач по ядерной физике‖. – М.: ГИФМЛ, 1963. 15. И.Е. Иродов ―Задачи по квантовой физике‖. 2-е изд. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 16. И.Е. Иродов ―Атомная и ядерная физика‖. Сборник задач: Учебное пособие.– С-П: Изд. Лань, 2002. 17. Сборник задач по физике элементарных частиц: Учеб. пособие для вузов / Ю.П. Никитин, В.П. Протасов, Э.П. Топоркова и др. – М.: Энергоатомиздат, 1992. 18. Г.А. Бете, Ю. Ашкин ―Прохождение излучения через вещество‖.: В кн. Экспериментальная ядерная физика, Т.1. – М.: ИИЛ, 1955.
