Тепловое излучение, виды люминесценции. Энергетическая светимость тела (поток энергии излучения с единицы площади за единицу времени). Испускательная способность (спектральная плотность энергетической светимости) тела при данной частоте и температуре, связь с испускательной способностью тела при данной длине волны и температуре. Поглощательная способность тела. Абсолютно черное тело. Независимость отношения испускательной и поглощательной способностей тела от природы тела, универсальная функция Кирхгофа, равная испускательной способности абсолютно черного тела. Зависимость энергетической светимости абсолютно черного тела от температуры, закон Стефана-Больцмана. Зависимость длины волны, соответствующей максимуму испускательной способности, от температуры, закон смещения Вина. Формула Релея-Джинса для испускательной способности абсолютно черного тела, ультрафиолетовая катастрофа. Предположение Планка об испускании теплового излучения порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения. Формула Планка для испускательной способности абсолютно черного тела. Следствие закона Стефана-Больцмана и закона Вина из формулы Планка.
Релятивистская физика, постулаты Эйнштейна. Следствия для длины, времени, массы, импульса, энергии.Корпускулярные свойства света. Внешний фотоэффект. Вольтамперная характеристика фотоэффекта. Зависимость фототока насыщения от интенсивности падающего света. Независимость задерживающей разности потенциалов от интенсивности падающего света. Предположение Эйнштейна о поглощении кванта энергии падающего фотона отдельным электроном, формула Эйнштейна для фотоэффекта. Работа выхода электрона из металла. Красная граница фотоэффекта. Эффект Комптона. Релятивистские законы сохранения энергии и импульса при упругом рассеянии, вывод формулы для изменения длины волны при эффекте Комптона.
Тема 3. Элементы физики атома
Теория атома водорода по Бору. Закономерности в спектре атома водорода. Формула Бальмера для серии линий водорода в видимой области, постоянная Ридберга. Серии Лаймана, Бальмера, Пашена и др. Обобщенная формула Бальмера для спектра атома водорода. Постулаты Бора для атомов: отсутствие излучения электрона на стационарной орбите, излучение и поглощение квантов света только при переходе электрона с одной орбиты на другую. Опыт Франка-Герца, подтверждающий дискретность энергии возбужденных состояний атома ртути. Правило квантования орбит электрона в атоме водорода, квантование момента импульса электрона на орбите. Боровская теория водородоподобного атома, радиус орбиты электрона, его скорость и энергия в стационарном состоянии. Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля о наличии волновых свойств частиц наряду с их корпускулярными свойствами. Опыт Дэвиссона - Джермера, подтверждающий проявление волновых свойств электронов при их отражении от кристаллической решетки никеля. Сходство электронограмм и рентгенограмм, полученных в аналогичных условиях.Соотношение неопределенностей Гейзенберга для одновременно измеряемых координат и импульса частицы. Приближенный вывод соотношения неопределенностей. Соотношение неопределенностей энергии и времени.
Постулаты квантовой механики. Волновая функция частицы, полностью определяющая ее состояние. Физический смысл квадрата модуля волновой функции, плотность вероятности нахождения частицы в определенной точке пространства, условие нормировки. Операторы физических величин. Собственные значения физических величин, соответствующие собственным волновым функциям частицы в данных условиях. Закон сохранения энергии частицы, согласно постулатам квантовой механики приводящий к уравнению Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера.
Частица в потенциальной яме. Собственные значения энергии, соответствующие собственным функциям уравнения Шредингера. Распределения вероятностей нахождения частицы в разных участках потенциальной ямы. Квантовые числа и принцип Паули. Главное, орбитальное, магнитное квантовые числа. Принцип Паули. Спиновое квантовое число. Распределение электронов по энергетическим уровням атома. Объяснение периодической повторяемости свойств атомов.Спонтанное и вынужденное излучение, лазеры. Создание инверсной населенности в рабочем веществе лазера (накачка). Свойства лазерного излучения: монохроматичность, когерентность, большая интенсивность, узкая направленность.