Контрольные вопросы по физике Принцип относительности Галилея. Преобразование скоростей, координат и времени в классической механике

Контрольные вопросы по физике

Принцип относительности Галилея. Преобразование скоростей, координат и времени в классической механике.

Принципе относительности Эйнштейна. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей. Длина тел в различных инерциальных системах отсчета. Лоренцево сокращение длины. Относительность одновременности. Длительность событий в различных инерциальных системах отсчета.

Понятие о 4мерном пространстве-времени(пространстве Минковского). Понятие о пространственно-временном интервале в СТО. Инвариантность в пространственно-временном интервале.

Основные положения динамики СТО. Релятивистская масса. Релятивистская энергия. Связь энергии и импульса в СТО. Формула Эйнштейна. Взаимосвязь массы и энергии в СТО. Энергия системы взаимодействующих частиц. Дефект массы.

Корпускулярно-волновой дуализм света. Гипотеза Планка. Фотоны. Энергия, импульс и масса фотона. Давление света. Фотоэффект. Опыты Столетова. Законы Столетова для внешнего фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта. Квантовая природа фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Практические применения фотоэффекта. Эффект Комптона. Элементарная теория эффекта Комптона. Единство волновых и корпускулярных представлений о природе электромагнитного излучения.

Корпускулярно-волновой дуализм материи, его проявления и способы описания. Гипотеза и формула де Бройля. Волны де Бройля. Фазовая и групповая скорость волн де Бройля. Опытное подтверждение волновых свойств электрона. Опыты Дэвисона-Джермера Томпсона-Тартаковского. Соотношения неопределенностей(соотношения Гейзенберга).

Понятие о принципе соответствия в физике. Границы применимости классической физики. Принцип причинности в классической и квантовой механике.

Особенности квантово-механического описания состояния частицы. Определение состояния микрочастицы в квантовой механике. Волновая функция, её статистический смысл, свойства. Условие нормировки волновой функции.

Уравнение Шредингера, его роль в квантовой механике. Стационарное уравнение Шредингера. Основная задача квантовой механики и общая схема её решения.

Задача о движении свободной микрочастицы. Решение уравнения Шредингера для микрочастицы, находящейся в одномерной потенциальной яме с одномерными непроницаемыми стенками. Квантование энергии частицы, находящейся в одномерной потенциальной яме. Квантово-механический осциллятор. Сравнение квантово-механического и классического рассмотренной задачи. Прохождение микрочастицы через потенциальный барьер. Особенности прохождения микрочастицы через потенциальный барьер(тоннельный эффект).

Изображение квантово-механических величин с помощью операторов. Принцип соответствия. Квантово-механические операторы координат, импульса, кинетической и полной энергии. Уравнение Шредингера в операторной форме. Квантование механических величин. Физический смысл собственных значений и собственных функций операторов квантово-механических величин.

Квантово-механическая теория атома водорода. Постулаты Бора. Атом водорода по теории Бора Резерфорда (планетарная модель атома). Уравнение Шредингера для атома водорода и его решение. Энергетический спектр атома водорода. Вырожденный характер энергетического спектра атома водорода. Квантовые числа n, l, m₁, m_2. Квантование момента импульса электрона в атоме водорода. Пространственное квантование момента количества движения электрона в атоме водорода. Законы сохранения в квантовой механике. Связь энергетического и оптических спектров атома водорода. Сериальная формула Бальмера-Рица. Правила отбора. Спектроскопические обозначения квантовых чисел n и l.

Спиновое квантовое число. Гиромагнитное соотношение. Экспериментальное обнаружение спина электрона. Опыты Штерна-Герлаха. Квантово-механическая трактовка спиновых характеристик микрочастиц.

Тождественность и неразличимость микрочастиц в квантовой механике. Частицы с целым и полуцелым спином. Принцип Паули. Способы описания состояния системы частиц в квантовой механике. Квантовые статистики Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака.

Квантово-механическая теория многоэлектронных атомов. Периодический закон Менделеева. Энергетический спектр многоэлектронных атомов. Электронная конфигурация(структура) первых элементов таблицы Менделеева. Связь энергетических и оптических спектров атомов. Рентгеновское излучение. Тормозной (сплошной) характеристический спектры рентгеновского излучения.

Квантовая теория свободных электронов в металле. Квантование энергии свободных электронов в металле. Вырожденный характер энергетического спектра свободных электронов в металле. Общее представление о зонной теории твердого тела. Зонная структура энергетического спектра электронов в твердых телах. Металлы, полупроводники и диэлектрики в зонной теории. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Квантово-механическое представление об уровне Ферми.

Структура оптических спектров газов и конденсированных сред. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Коэффициенты отражения, пропускания и поглощения.

Тепловое излучение. Основные свойства теплового излучения. Основные количественные характеристики теплового излучения. Черное тело. Закон Кирхгофа.

Закон Рэлея-Джинса.«Ультрафиолетовая катастрофа». Квантовая излучения черного тела(спектральная плотность энергетической светимости черного тела). Связь r_kT и rλ. Закон Стефана-Больцмана. Вывод закона Стефана-Больцмана из формулы Планка. Переход из формулы Планка в формулу закона Рэлея-Джинса. Закон Вина. Переход из формулы Планка в закон Вина. Закон смещения Вина. Оптическая пирометрия. Радиационная, яркостная и цветовая температуры.

Спонтанное и вынужденное излучения. Инверсная заселенность уровней. Усиление света в среде с тремя энергетическими уровнями. Генерации когерентных ?(принцип работы оптического квантового генератора). Твердотельный, рубиновый, газовый(гелий-неоновый) лазер.