Основы современной физики: атомная и ядерная физика

Бакалавриат 2019/2020

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Факультет физики

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 3-й курс, 1 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Болдырев Кирилл Николаевич

Язык: русский

Кредиты: 2

Контактные часы: 36

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целями изучения дисциплины являются: ● обеспечение студентов современными знаниями по главным положениям атомной и ядерной физики, ее основных законов и явлений (экспериментальные и теоретические основы атомной и ядерной физики; физические принципы квантовой механики; строение и свойства атомов и молекул); ● знакомство с основами экспериментальными и теоретическими методами и подходами, применяемыми в этой области физики; ● получение навыка решения конкретных задач по теме курса, системного научного анализа проблем. В результате освоения курса студенты должны ● знать терминологию атомной и ядерной физики; ● представлять порядки физических величин, использующихся в ядерной физике; ● знать экспериментальные методы атомной и ядерной физики; ● ориентироваться в энергетической шкале масс, энергий связи; ● знать природу ядерных сил и современные модели ядра; ● обладать знаниями по основным методам и приемам для решения конкретных задач из области атомной и ядерной физики; ● демонстрировать способность и готовность системного научного анализа проблем (как природных, так и профессиональных) различного уровня сложности. Необходимыми для изучения дисциплины пререквизитами являются: ● квантовая механика ● общая физика (механика, термодинамика, электричество и магнетизм, оптика)

Цель освоения дисциплины

Целями изучения дисциплины являются: ● обеспечение студентов современными знаниями по главным положениям атомной и ядерной физики, ее основных законов и явлений (экспериментальные и теоретические основы атомной и ядерной физики; физические принципы квантовой механики; строение и свойства атомов и молекул); ● знакомство с основами экспериментальными и теоретическими методами и подходами, применяемыми в этой области физики; ● получение навыка решения конкретных задач по теме курса, системного научного анализа проблем.

Планируемые результаты обучения

знает терминологию атомной и ядерной физики
обладает знаниями по основным методам и приемам для решения конкретных задач из области атомной и ядерной физики
демонстрирует способность и готовность системного научного анализа проблем (как природных, так и профессиональных) различного уровня сложности
знает природу ядерных сил и современные модели ядра
знает экспериментальные методы атомной и ядерной физики
ориентируется в энергетической шкале масс, энергий связи

Содержание учебной дисциплины

Излучение черного тела. Спонтанное и индуцированное излучение.
Термодинамика равновесного излучения. Спонтанные и индуцированные переходы, связь между ними. Лазер, мазер и их применение.
Водородоподобный атом.
Свойства водородоподобного атома, классификация состояний. Примеры водородоподобных атомов. Роль спин-орбитального взаимодействия и электрон-ядерного взаимодействия
Тождественность частиц. Сложный атом
Тождественность частиц. Обменное взаимодействие. Термы сложного атома, правила Хунда. Спин-орбитальное взаимодействие в модели LS-связи
Атом в магнитном поле.
Эффект Зеемана: оптический эффект (простой и сложный), ЭПР, ЯМР. Эффекты Штерна-Герлаха и Эйнштейна-де Гааза. Спектроскопический множитель Ланде и "замораживание" орбитального момента.
Строение ядра, ядерные модели, радиоактивность
Строение ядра. Энергия связи, модель ядерных сил Юкавы. Капельная и оболочечная модели ядра. Виды распадов и их особенности. Изотопная датировка.
Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия
Стандартная модель: кварки и лептоны. Методы наблюдения частиц. Нейтрино: наблюдение, нейтринные пучки, нейтринные осцилляции

Элементы контроля

Контрольная работа
Оценка за курс складывается из накопленной части (Н) и оценки за экзамен (Э). Итоговая оценка (ИО) вычисляется по формуле: ИО=0.6Н+0.4Э, округление при вычислении итоговой оценки производится по арифметическим правилам (дробная часть меньше 0.5 округляется в меньшую строну). Накопленная оценка выставляется по результатам оценки домашних заданий по каждой теме (Д1, Д2, Д3...) и оценки за контрольную работу (Кр). Н=0.25Кр+0.75(Д1+Д2+Д3+...)/N, где N — число домашних заданий, оценка округляется в пользу студента.
Экзамен
проводится в форме письменной контрольной работы по всем темам курса. Длительность контрольной работы 3 часа. В экзаменационной работе 2 вопроса, один теоретический, один на расчет/экспериментальный.
Домашние задания
Домашние задания включают в себя 3-5 задач по теме соответствующей недели. Сдача домашних заданий происходит в устанавливаемые преподавателем сроки. При оценке домашних заданий могут учитываться объяснения студента по применяемым подходам и методам решения.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (1 модуль)
0.45 * Домашние задания + 0.15 * Контрольная работа + 0.4 * Экзамен

Программа дисциплины