1. Специфика законов микромира. Квантовая и классическая физика. Постоянная Планка, ее физический смысл, размерность.
2. Явления, подтверждающие сложность строения атома. Элементарный электрический заряд. Открытие электрона.
3. Периодическое изменение химических свойств атомов. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Ее значение для химии и физики.
4. Закономерности в атомных спектрах. Спектр атома водорода. Формула Бальмера. Постоянная Ридберга. Серии спектральных линий Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкета, Пфунда. Обобщенная формула Бальмера. Границы серии спектральных линий. Спектральные термы.
5. Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома. Неспособность классической физики объяснить устойчивость атома и характер атомных спектров.
6. Постулаты Бора. Квантование орбит электрона. Боровская теория водородного атома и водородоподобных ионов. Главное квантовое число. Боровский радиус. Опыты Франка и Герца.
7. Развитие взглядов на природу света. Эффект Комптона. Тормозное рентгеновское излучение. Коротковолновая граница тормозного рентгеновского спектра. Опыт Боте. Фотоны. Экспериментальное определение постоянной Планка.
8. Гипотеза де-Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция электронов, атомов и молекул. Корпускулярно-волновой дуализм. Особенности поведения микрообъектов.
9. Статистический смысл волн де-Бройля. Сопряженные переменные. Принцип неопределенности Гейзенберга. Оценка размера и минимальной энергии атома на основе соотношения неопределенности.
10. Волновая функция (пси-функция). Нестационарное и стационарное уравнения Шредингера. Операторы физических величин. Гамильтониан.
11. Условия, накладываемые на волновую функцию. Условие нормировки. Частица в одномерной потенциальной яме. Квантование энергии. Собственные функции. Принцип суперпозиции.
12. Прохождение частиц через потенциальный барьер. Коэффициенты отражения и прозрачности. Туннельный эффект.
13. Гармонический осциллятор. Нулевая энергия гармонического осциллятора. Правила отбора.
14. Уравнение Шредингера для атома водорода. Разделение переменных. Уровни энергии атома водорода. Волновые функции и распределение плотности вероятности. Момент импульса электрона и его проекции.
15. Классификация состояний и спектр атома водорода. Главное, азимутальное и магнитное квантовые числа. Правила отбора. Вырождение энергетических уровней (кратность вырождения).
16. Сложение моментов импульса в квантовой механике. Спин электрона. Спин-орбитальное взаимодействие и тонкая структура спектральных линий.
17. Уровни энергии и спектр атома гелия (парагелий, ортогелий).
18. Спектры щелочных металлов. Снятие вырождения уровней. Термы щелочных металлов. Экспериментальная формула Ридберга. Ридберговские поправки.
19. Мультиплетность спектров щелочных металлов. Тонкая структура спектров. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Спин-орбитальное взаимодействие. Постоянная тонкой структуры.
20. Результирующий механический момент многоэлектронного атома. Связь Рёссель – Саундерса (LS-связь), jj-связь. Квантовое число результирующего механического момента. Термы многоэлектронных атомов.
21. Магнитный момент многоэлектронного атома. Гиромагнитное отношение. Магнетон Бора. Фактор Ланде. Векторная модель атома.
22. Принцип Паули. Электронная конфигурация атома. Типы связей электронов в атоме. Классификация состояний.
23. Основное состояние многоэлектронного атома. Правила Хунда. Последовательность заполнения электронных оболочек атома.
24. Время жизни возбужденного состояния атома. Естественная ширина спектральных линий. Доплеровское расширение спектральных линий.
25. Рентгеновские спектры атомов. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Оже-эффект.
26. Атомы во внешних магнитных полях. Снятие вырождения по mJ. Эффект Зеемана. Эффект Пашена – Бака.
27. Электронный парамагнитный резонанс. Радиоспектроскопия. Ядерный магнитный резонанс
28. Атомы во внешних электрических полях. Поляризуемость атомов и молекул. Эффект Штарка.
29. Типы связей атомов в молекулах. Энергия молекулы и ее зависимость от спинов электронов. Электронные оболочки и химическая связь в молекулах. Направленная валентность.
30. Поступательное, колебательное и вращательное движения молекул. Полосатые спектры молекул. Колебательное и вращательное квантовые числа. Правила отбора. Комбинационное рассеяние света.
31. Сверхтонкая структура спектральных линий. Состав и характеристики атомных ядер. Размеры атомных ядер. Спин атомного ядра.
32. Изотопы, изомеры, изотоны, изобары. Трансурановые элементы.
33. Масса и энергия связи ядра. Дефект массы. Удельная энергия связи. Ее зависимость от массового числа.
34. Модели атомного ядра. Капельная и оболочечная модели. Магические и дважды магические ядра.
35. Сильные взаимодействия. Ядерные силы. Характеристики ядерных сил. Природа ядерных сил.
36. Радиоактивность. Естественная и искусственная радиоактивность. Общий закон радиоактивного превращения. Постоянная распада. Период полураспада. Среднее время жизни радиоактивного ядра.
37. Альфа-распад радиоактивных ядер. Бета-распад. Спектр бета-частиц. Проблема массы нейтрино. Электронный захват (е-захват).
38. Гамма-излучение ядер. Внутренняя конверсия. Спонтанное деление тяжелых ядер. Протонная радиоактивность.
39. Активность радиоактивного вещества. Единицы измерения активности. Радиоактивные семейства.
40. Ядерные реакции. Энергия реакции. Составное ядро. Время пролета. Эффективное сечение реакции.
41. Деление атомных ядер под действием нейтронов. Цепная ядерная реакция. Критическая масса. Атомная бомба. Ядерный реактор.
42. Синтез легких ядер. Термоядерный и инерционный синтез. Проблемы управляемого термоядерного синтеза.
43. Виды взаимодействий и классы элементарных частиц. Фотоны, лептоны, мезоны, барионы, гипероны.
44. Методы регистрации элементарных частиц. Камера Вильсона. Диффузионная камера. Пузырьковая камера. Искровая камера. Эмульсионная камера.
45. Космические лучи. Первичные и вторичные космические лучи. Радиационные пояса Земли. Мягкая и жесткая компоненты космических лучей.
46. Античастицы. Зарядовое сопряжение. Законы сохранения электрического, лептонного и барионного зарядов. Изотопический спин.
47. Странные частицы. Квантовое число – странность. Зарядовый мультиплет. Гиперзаряд.
48. Четность. Несохранение четности в слабых взаимодействиях. Комбинированная четность. Нейтрино.
49. Систематика элементарных частиц. Кварковая модель адронов. Попытки обнаружения кварков.
50. Проблема построения единой теории слабых, электромагнитных и сильных взаимодействий.
51. Большой взрыв. Расширяющаяся вселенная. Реликтовое излучение.
52. Галактика (млечный путь) и метагалактика. Взаимодействие галактик.
53. Образование и эволюция звезд. Характеристики звезд. Светимость и спектры звезд. Массы звезд. Диаграмма Герцшпрунга – Ресселла. Двойные звезды. Звездные скопления.
54. Красные гиганты. Белые карлики. Взрывы сверхновых звезд. Нейтронные звезды. Черные дыры.
Преподаватель В.И.Попечиц