В книге рассматриваются исследования, связанные с открытием электрона, измерением величины его заряда и массы. Обсуждаются возникшие при этом проблемы, касающиеся структуры атома, его стабильности, характера излучения и поглощения им электромагнитной энергии. Большое внимание уделяется корпускулярно-волно-вому дуализму, принципу неопределенности, открытию спина; их использованию в объяснении стационарных состояний и дискретности энергии атомов, спектров излучения и поглощения, расщепления спектральных линий.
Значительное место в книге отводится явлениям в твердых телах, которые представлялись загадочными в классической физике. С привлечением фундаментальных свойств электронов обсуждается природа химической связи, приводящей к объединению атомов в кристаллы. Описывается электропроводность проводников, полупроводников, диэлектриков. Анализируются условия, приводящие к диа- или парамагнетизму веществ, к ферро- или антиферромагнитному состоянию. Рассматриваются сведения о практическом использовании уникальных свойств
электронов.
Авторы выражают глубокую благодарность академику Гольданскому В. И.; члену-корреспонденту АН СССР Феоктистову Л. П.; доктору физико-математических наук, профессору Маркову Е. Ф.; доктору физико-математических наук, профессору Каганову М. И. за ценные замечания по рукописи, которые учтены при ее доработке.
Авторы также благодарны рецензентам доктору физико-математических наук, заслуженному деятелю науки и техники РСФСР, профессору физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Белову К. П.; доктору физико-математических наук Никитину С. А.; кандидату физико-математических наук, доценту кафедры теоретической физики МОПИ им. Н. К. Крупской Гайдукову.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Мир элементарных частиц многообразен. Электрон занимает в нем особое место, так как служит одним из основных строительных материалов при образовании атомов, играет определяющую роль в фундаментальных электромагнитных процессах, пронизывающих материю от атомных до космических масштабов, а также в формировании безграничного множества свойств твердых тел.
Открытие электрона, изучение его уникальных свойств стимулировали небывалые темпы новых теоретических и экспериментальных поисков. Стала очевидной сложность строения атома. Процессы поглощения и излучения электромагнитной энергии веществом оказались связанными с доведением электронов. Получили свое объяснение причины сходства и различия химических элементов, их активности или инертности, условия объединения атомов в твердые тела и их свойства, разделения твердых тел на проводники, полупроводники и диэлектрики по их электрическим свойствам; на диа-, пара- и ферромагнетики — по магнитным. Появилась возможность целенаправленно управлять процессами проводимости, сверхпроводимости, сверхтекучести, упорядочения магнитных моментов, электромагнитного излучения в различных диапазонах. Все открывающиеся прикладные возможности и перспективы трудно переоценить. Это применение рентгеновского излучения, спектрального анализа, лазеров, электронной микроскопии и электронографии, электрических и магнитных свойств, каждое из которых является фундаментальным.
Изучение свойств электронов оказало большое влияние на развитие взглядов на природу материи и формирование физических воззрений. Принципиально новый подход к описанию явлений в атомной физике начался с анализа электронных состояний. Возникли новые представления и понятия, такие, как корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц вещества, спин, принципы соответ-
ствия, дополнительности, неопределенности, запрета, стационарные состояния, энергетический спектр и другие. Стала очевидной невозможность применения законов классической физики к процессам на уровне атомных масштабов. Глубже вскрылись единство и безграничность природы. Выяснилось, в частности, что свет далекой звезды действует на электроны глаза точно так же, как и близкие источники электромагнитного излучения.
Обо всем этом интересно и убедительно рассказывают авторы книги. Обсуждение проблемных ситуаций, основополагающих экспериментов, анализ опытных фактов проводятся на необходимом научном уровне. Используемая авторами логическая последовательность изложения делает в то же время книгу интересной и доступной для
широкого круга читателей.
Она может быть полезной для учителей физики и слушателей естественнонаучных факультетов народных
университетов.
Из всего многообразия элементарных частиц, известных современной физике, электрон по праву занимает особое место. Трудно назвать какой-либо физический процесс, протекающий в атоме или твердом теле без его участия. И совершенно не случайно, что электрон — первая элементарная частица, открытая экспериментально. Скорее всего, это результат его чрезвычайной активности. Член-корреспондент АН СССР Л. П. ФЕОКТИСТОВ
СОДЕРЖАНИЕ
От авторов.........
Предисловие ........
Модели физических явлений .... 6 Из истории открытия электрона ... 9
Ядерная модель атома......
Зарождение квантовой теории .... 19
Атом Резерфорда — Бора.....20
Гипотеза де Бройля. Волновая природа материи ..........26
Уравнение Шредингера......
Принцип неопределенности ..... 37
Орбитальный магнитный момент .... 44 О понятии орбитального момента ... 48
Спин электрона...... . 51
Периодическая система элементов Д. И.
Менделеева........
Принцип Паули........62
Объяснение Периодической системы элементов ..........
Еще раз о спектрах ......67
Индуцированное излучение. Квантовые генераторы ........
Атомы и ионы. Молекулы и металлы . . 80 Электропроводность твердых тел. Понятие
о зонной теории ....... 90
Диамагнетизм и парамагнетизм
Ферромагнетизм .......108
О практическом применении волновых
свойств электрона ......
Список использованной литературы ... 133
Цена книги: 50руб.
