Атомная физика и спектроскопия

Описание: В содержании курса уделяется внимание основам физики микромира и невозможности описания явлений в микромире в рамках классической теории. Важное место в курсе занимает изучение основ квантовой механики, вводятся её основные понятия: операторы, волновая функция, уравнение Шредингера. В результате изучения курса обучающиеся должны знать основные законы атомной физики и спектроскопии, основные физические явления, методы их наблюдений и экспериментального исследования, уметь формулировать основные понятия, решать физические задачи.

Количество кредитов: 5

Пререквизиты:

• Физическая оптика

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Вузовский компонент

Цикл: Базовые дисциплины

Цель

• Целью данного курса является получение студентами представлений: - о строении атомов и молекул и спектроскопии; - о физической теории как обобщении наблюдений, практических опытов и экспериментов, изложенных на соответствующем математическом уровне; - об основных методах наблюдения, измерения и экспериментирования в атомной физике.

Задача

• Основная задача изучения дисциплины состоит в том, чтобы дать представление о фундаментальных квантово-механических закономерностях, обусловленных строением, свойствами и процессами в атомных оболочках.

Результат обучения: знание и понимание

• Основные законы атомной физики и спектроскопии, основные физические явления, методы их наблюдений и экспериментального исследования, уметь формулировать основные понятия, решать физические задачи. Представление об основных атомных явлениях, особенностях их протекания, об основных понятиях, величинах, единицах измерения, об основных методах экспериментирования и обработки результатов измерений. Правильно соотносить содержание конкретных задач с законами атомной физики, пользоваться основными спектральными приборами, решать физические задачи и оценивать порядки физических величин. Использовать спектральные приборами, в решении конкретных задач атомной физики.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• пользоваться основными спектральными приборами, решение конкретных задач атомной физики и их соотнесении с общими законами физики.

Результат обучения: формирование суждений

• представление о квантовых явлениях на атомно-молекулярном уровне; об экспериментальных основах квантовой физики и физических явлениях, обусловленных электронными оболочками атомов и молекул; о границах применимости физических моделей и гипотез.

Результат обучения: коммуникативные способности

• готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе; готовность использовать основные законы дисциплины в профессиональной деятельности, применять методы теоретического и экспериментального исследования.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• формулировать основные понятия раздела, решать физические задачи и оценивать порядки физических величин.

Методы преподавания

При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения); - решение учебных задач.

Оценка знаний обучающегося

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

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:

 

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:

Темы лекционных занятий

• Введение
• Эмпирические закономерности в атомных спектрах
• Теория атома водорода по Бору
• Корпускулярно-волновой дуализм
• Дифракция электронов и методы ее наблюдения
• Векторная модель электронной оболочки атома
• Опыты Эйнштейна де Газа
• Распределение электронов по электронным оболочкам
• Принципы оптического усиления и генерации
• влияние внешнего магнитного и электрического полей на атомные уровни и спектры
• Величины, характеризующие общие свойства ядер: масса, заряд, спин, магнитный момент ядра
• Образование молекул из атомов
• Различные ветви молекулярных спектров и распределение интенсивностей в этих ветвях
• Сплошные спектры двухатомных молекул
• Совершенные представления о строении кристаллов

Основная литература

• 1. Иродов И.Е. Атомная и ядерная физика. Сборник задач: Учебное пособие.- ,СПб: изд. Лан, 2002. – 288 с. 2. Милантьев В.П. Атомная физика: Учебное пособие. – М.: Изд. РУДН.2000,-373 с. 3. Гинзбург В.Л., Левин Л.М., Рабинович М.С., Сивухин Д.В. Сборник задач по общему курсу физики. Том 5. Атомная физика. Физика ядра и элементарных частиц. – М., Физматлит: Лань, 2006, 184 с. 4. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: Наука, 1988 с. 5. Савельев И.В. Курс общей физики. Книга 5. М.: Наука,1998.- 368с. 6. Джумагулова К.Н. и др. Лабораторный практикум по атомной физике. Курчатов,2001,-110с

Дополнительная литература

• 1. Матвеев А.Н., Атомная физика. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 1989.-439с. 2. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.5. Атомная и ядерная физика:ч.1, уч.пособие.-М.1986-416с. 3. Шпольский Э.В.Атомная физика: Учебное пособие в 2-х томах-М.:Наука, 1984, т.2.-483с. 4. Иродов И.Е.Сборник задачпо атомной и ядерной физике. Учебное пособие.- М.: Энергоиздат, 1984.-240с.