О г редактора перевода.................... 9
Предисловие........................|2
Предисловие к русскому изданию................14
-< ЧАСТЬ I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВОЙСТВАХ АТОМОВ
Глава 1. Начальные сведения................15
1.1. Макроскопический анализ составных частей вещества..... 15
1.2. Оценка размеров и энергии атома............ 22
1.3. Наблюдение элементарных атомных процессов....... ?7
1.4. Атом Резерфорда.................. 33
Задачи..........................41
Решения..........................43
Глава 2. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом . 45
2.1. Вещество как среда с электромагнитными свойствами..... 45
2.2. Спектры поглощения................. 55
2.3. Спектры испускания. Комбинационный принцип....... 61
2.4. Влияние постоянного магнитного поля........... 64
Задачи..........................72
Решения..........................74
Глава 3. Энергетические уровни атомов и излучение.......76
3.1. Фотоэлектрический эффект и следствия из него....... 77
3.2. Неупругие столкновения электронов с атомами....... 83
3.3. Энергетические уровни и оптические спектры........ 89
3.4. Предварительный обзор квантовых эффектов........ 93
Дополнительные разделы
Д3.5. Излучение абсолютно черного тела...........95
Д3.6. Атом водорода по Бору...............97
Д3.7. Атомные процессы при высоких энергиях.........100
Д3.8. Методы эксперимента.................106
Задачи..........................ПО
Решения..........................112
4 ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 4. Квантовые свойства передачи импульса ......... 115
4.1. Распространение излучения в среде с синусоидально меняющимися свойствами .......... . ........ 116
4.2. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах ....... 122
4.3. Дифракция пучков частиц на кристаллах .......... 128
Дополнительные разделы
Д4.4. Дифракция на изолированных атомах .......... 129
Д4.5. Одновременная передача импульса и энергии. Эффекты Рама-на и Комптона .................... 134
Задачи .......................... 137
Решения .................. -. ....... 139
Глава 5. Статистические аспекты атомной физики ........ 142
5.1. Проверка вероятностных свойств атомных событий ..... 146
5.2. Понятие вероятности в макроскопической и в квантовой физике 150
Задачи .......................... 152
Решения .......................... 153
ЧАСТЬ II. КОНЦЕПЦИИ И ЯВЛЕНИЯ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ
Введение ......................... 155
Глава 6. Собственные состояния атомов и излучения. Несовместимые величины . . . . ................... 156
6.1. Измерения энергии и импульса .............. 156
6.2. Анализ поляризации света ............... 160
6.3. Атомы в магнитном поле ................ 164
6.4. Собственные состояния и их свойства ............ 176
Задачи .......................... 179
Решения .......................... 180
Глава 7. Ларморовская прецессия и момент импульса ...... 183
7.1. Экспериментальное изучение ларморовской прецессии ..... 184
7.2. Момент импульса ........ . .......... 189
7.3. Спектры и магнитные моменты ............. 190
................ • ......... 196
Решения .......................... 197
Глава 8. Квантовая механика атомных состояний с /= 1/2 ..... 199
8.1. Введение ...................... 199
8.2. Формула для ларморовской прецессия в случае / = 1/2 . . . .201
8.3. Векторные диаграммы и комплексные числа ......... 205
8.4. Амплитуда вероятности ................ 206
8.5. Матрицы ...................... 20У
Задачи .......................... 217
Решения .......................... 217
глава 9. Двухуровневые системы. Интерференция и суперпозиция . . 219
9.1. Формальное пространство ...............220
д'.2. Интерференция и разность фаз..............224
9.3. Суперпозиция....................227
Задачи..........................230
решения..........................231
Глава 10 Системы со многими уровнями............. 232
10.1. Амплитуда вероятности и вероятность..........232
10.2. Изменение атомных систем во времени..........236
Дополни ггльный раздел
Д10.3. Матрицы преобразования для штерн-герлаховских собственных
состояний с / > 1/2^,................240
Задачи..........................244
Решения..........................245
Глава 11. Несовместимость переменных и движение частиц.....249
11.1. Волновые функции и собственные состояния скорости .... 251
11.2. Движение частиц и волновая функция..........253
П.З. Стационарные состояния одномерного движения......259
11.4. Дополнительность и соотношения неопределенности.....263
11.5. Стабильность и наблюдаемые размеры атома.......265
Дополнительн ые разделы
Д11.6. Вычисление амплитуд вероятности для одномерного движения 269
Д11.7 Язык операторов ... ..............273
ДМ.8. Вывод соотношений неопределенности..........275
ДП.9. Пример: гауссовский волновой пакет..........278
Задачи..........................280
Решения......................... 281
Глава 12. Квантовые эффекты в силовых полях.........281
12.1. Уравнение Шредингера................285
12.2. Распространение и отражение частиц.......'.'.'.'.' 290
12.3. Туннельный эффект.............'..''' 299
12.-1. Частица в потенциальной яме..........! ! " 301
12.5. Энергетические уровни и колебания электромагнитного поля ! ! 307
Дополнительные разделы
Д12.6. Аналитическое решение уравнения осциллятора......309
Д12.7. Прохождение и отражение в случае прямоугольного потенциального барьера................ дц
Д12.8. Периодический потенциал........'.',..,. 314
Задачи..........................318
Рещеш«..........................319
ЧАСТЬ III. МЕХАНИКА ИЗОЛИРОВАННОГО АТОМА
Введение.........................322
Глава 13. Атом водорода..................324
13.1. Разделение вращательного и радиального движения.....324
13.2. Вращательное движение и орбитальный момент......328
13.3. Радиальное движение.................337
13.4. Стационарные состояния с нецентрально-симметричным распределением плотности..................343
13.5. Нестационарные- состояния и правила отбора........346
Дополнительные разделы
Д!3.6. Стационарные состояния непрерывного спектра . - ... 351 Д13.7. Понижение уровней энергии за счет релятивистского эффекта 352
Задачи..........................353
Решения..........................354
Глава 14. Спин электрона и магнитные взаимодействия......357^
14.1. Спин электрона . . ................358
14.2. Спин-орбитальная связь...............362
14.3. Аномальный эффект Зеемана.............370
Дополнительные разделы
Д14.4. Непосредственное нахождение собственных состояний энергии
магнитного взаимодействия..............372
Д14.5. Сверхтонкая структура................378
Задачи..........................379
Решения..........................380
Глава 15. Тождественные частицы и принцип Паули........384
15.1. Свойства легких атомов и принцип Паули.........385
15.2. Состояния двух тождественных частиц..........?83
15.3. Волновые функции тождественных частиц.........392
15.4. Орто- и парагелий..................396
Задачи........................402
Решения.......................403
Глава 16. Атомы со многими электронами...........406
16.1. Введение......................403
16.2. Приближение независимых электронов..........418
16.3. Периодическая система элементов и модель независимых электронов .......................418
16.4. Спектральные и химические эффекты, обусловленные корреляцией электронов................... 423
Задачи..........................434
Решения ..................... ; . . - . 43G
17 Поляризация, девозбуждение и столкновения. Методы теории возмущений ....... ............... ^38
171 Электрическая поляризация атомов ........... 439
17,2. Дипольные колебания атомов ............. 447
173* Девозбуждение атомов , ..... • ......... 452
174 Теория столкновений в борновском приближении . ..... 461
' ' ................. 470
'
471 Решения ......................... ^' 1
ЧАСТЬ IV. СИСТЕМЫ АТОМОВ
Введение ......................... 475
Глава 18. Электрическая и магнитная поляризация ........ 4/6
16.1. Электрическая поляризуемость и силы притяжения ..... 477
18.2. Силы Ван-дер-Ваальса . ............... 479
18.3. Диамагнетизм ... ................. 483
18.4. Парамагнетизм ................... 487
Дополнительный раздел
Д18.5. Магнитный резонанс ................. 491
Задачи .......................... 496
Решения .......................... 497
Глава 19. Химическая связь . . ............... 499
19.1. Введение ........ .............. 499
19.2. Молекулярный ион водорода .............. 501
13.3. Молекула водорода ................. 520
19.4. Связи между одновалентными атомам;; .......... 525
19.5. Молекулы с одним многовалентным атомом ........ 528
19.6. Кратные связи .................. . 532
Задачи .......................... 537
Решения .......................... 538
Глава 20. Возбужденные состояния молекул .......... 540
20.1. Введение ...................... 540
20.2. Вращательное движение ................ 541
20.3. Колебательное движение ............... 550
20.4. Электронное возбуждение ............... 556
20.5. Влияние внешних полей ................ 562
20.6. Термодинамические свойства . . , , .......... 566
Задачи .......................... 569
Решения .......................... 570
Глава 21. Нелокализованные связи .............. 574
21.1. Малые молекулы ................... 575
21.2. Сопряженные двойные связи .............. 579
21.3. Металлическая связь ................. 586
Дополнительный раздел
Д21.4. Электронные волновые функции решеток ......... 588
3аДачн .......................... 593
Решения . _ коз
Глава 22. Макроскопические системы.............595
22.1. Связь между макроскопическими и атомными свойствами - . . 595
22.2. Связь в простых кристаллах..............59fi
22.3. Системы со смешанными связями............599
22.4. Тепловые, электрические и магнитные свойства.......602
ПРИЛОЖЕНИЯ
A. Линейность, инвариантность и фурье-анализ...........605
А.]. Суперпозиция....................605
Л.2. Инвариантность относительно движения в пространстве и во времени ........................6С6
А.З. Фурье-анализ и суперпозиция..............612
Б. Нормальные моды колебаний................621
Б.1. Системы с двумя переменными.............622
Б.2. Системы с многими переменными............624
B. Фурье-анализ в случае систем с переменными свойствами .... 628
В.1. Контур с переменным параметром............ 628
Б.2. Неоднородная струна.................630
В.З. Частотные щели...................632
Г. Замечания о статистических распределениях..........634
Г.1. Распределения вероятностей .............. 634
Г.2- Среднее значение и отклонения от среднего........635
Г.З. Повторные испытания.................636
Г.4. Распределение Пуассона................637
Г.5. Проверка корреляции.................638
Г.б. Коэффициент корреляции................639
Д. Формулы статистической механики .....'.........640
Е. Квантовые числа и спектроскопические обозначения.......642
Литература........................ 652
Предметный указатель.....,..............654
ОТ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
Имя одного из авторов книги, Уго Фано, хорошо известно русскому читателю по переводам его книг «Спектральные распределения сил осцилляторов в атомах» (совместно с Дж. Купером; М„ «Наука», 1972} и «Перенос гамма-излучения» (совместно с Л. Спенсером и М. Бергером, М., Атомиздат, 1963).
У. Фано принадлежит к тому поколению итальянских физиков, научное становление которых происходило под влиянием Энрико Ферми и по времени совпало с периодом интенсивного развития квантовой механики и ядерной физики. Его вклад в квантовую физику весом и заметен: эффект Фано, коэффициенты Фано — Рака, диаграммы Фано — Лихтена прочно вошли в научный обиход физиков.
Предлагаемая книга, которую Уго Фапо написал совместно с Лаурой Фано, основывается на многолетнем опыте преподавания квантовой физики в Чикагском университете. По-видимому, одной из побудительных причин ее появления было решение правительства США о коренной перестройке преподавания физики, принятое после 1958 года. Как следствие этого решения, появились учебник физики для средних школ «Физика» (ч. I—IV, 2-е изд., М., «Наука», 1973—1974), «Фейнмаповские лекции по физике» (т. I—IV, 2-е изд., М., «Мир», 1978), «Берк-леевский курс физики» (т. I—V, 2-е изд.. М., «Наука», 1975— 1977).
Книга У. Фано и Л. Фано является естественным продолжением этих курсов и в значительной степени на них основывается. По своему уровню ее можно рассматривать как переходную ступень от курсов атомной физики, в которых по преимуществу излагаются факты квантовой физики, к стандартным формализованным учебникам по квантовой механике, где основное внимание уделяется математическому аппарату и логической структуре квантовой теории.
Такое промежуточное положение книги обусловило ряд осо-ренностей ее структуры и стиля изложения.
Цена: 300руб.
