Основы современной физики: атомная и ядерная физика

Бакалавриат 2020/2021

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: Глазков Василий Николаевич, Лыскова Наталья Сергеевна

Язык: русский

Кредиты: 2

Контактные часы: 40

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс «Основы современной физики: Атомная и ядерная физика» изучает круг физических явлений, связанных с микромиром – явления, происходящие внутри молекул, атомов, ядер атомов и частиц. Эти явления лежат в области, описываемой квантовой физикой и физикой высоких энергий, из-за чего часто кажутся необычными. Изучение этих явлений позволяет получить экспериментальные подтверждения современных теорий (квантовой физики, квантовой электродинамики, физики частиц) и лучше понять, как устроен наш мир. В ходе курса изучаются вопросы устройства атомов, взаимодействия атомов и молекул с излучением, устройство ядра атома и различные процессы распадов и синтеза, обсуждаются экспериментальные методы получения и обнаружения частиц.

Цель освоения дисциплины

• Получение студентами современных знаний по главным положениям атомной и ядерной физики, ее основным законам, знакомство с ключевыми физическим явлениями этого раздела физики и с современным развитием этого раздела физики. • 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
Экзамен
Устный экзамен в формате доклада заранее подготовленного вопроса по выбору и краткого опроса по курсу.
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. Выставляются индивидуальные оценки за каждое домашнее задание, которые усредняются при вычислении итоговой оценки, вес каждого домашнего задания в итоговой оценке менее 30%.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (1 модуль)
0.5 * Домашние задания + 0.25 * Контрольная работа + 0.25 * Экзамен

Программа дисциплины