Предисловие к шестому изданию . . Из предисловия ко второму изданию Из предисловия к первому изданию .
Глава I. Электрон, его заряд и масса............... 11
§ 1. Открытие электрона (II). § 2. Определение заряда электрона (12). § 3. Практическое осуществление опыта Миллпкзна (14). § 4. Движение электрона в электрическом и магнитном поляк (19). §5 Электрон в продольном электростатическом поле (23) § 6. Экспериментальные методы определения удельного заряда (25), § 7. Определение удельного заряда электрона по методу двух конденсаторов (27). § 8. Определение удельного заряда электро( а по методу фокусировки продольным магнитным полем (29). § 9. Фокусировка и монохромати-зация пучков наряженных частиц (32). § 10. Зависимость массы электрона от его скорости (35).
Глава II. Атомы. Изотопы..................... 43
§ 11 Введение (42). § 12. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева (42). § 13. Определение истинных масс атомов. Метод парабол (50) § 14. Масс-спектрографы (S3). § 15. Масс-спектрометры и масс-спектрографы с двойной фокусировкой (61). § 16. Массы и процентное содержание изотопов (66). § 17. Разделение изотопов с помощью методов, основанных на диффузии (67). § 18. Разделение изотопов методом термодиффузий (73) § 19. Разделение изотопов с помощью электромагнитных методов (78). § 20. Разделение изотопов с помощью методов фракционированной перегонки и обменных реакций (82). § 21. Разделение изотопов методом центрифугирования (84). § 22. Получение тяжелого изотопа водорода (дейтерия) и тяжелой воды (86).
Глава III. Ядерное строение атома................ 92
§ 23. Эффективное сечение для рассеяния частиц (92). § 24. Зондирование атомов электронами (95). § 25. Свойства а-частиц (97). § 26. Теория рассеяния ,а-частиц (101). § 27. Экспериментальная проверка формулы Резерфорда (104). § 28. Определение заряда ядра (10S).
Глава IV. Рентгеновские лучи и их применение к определению
атомных констант....................108
§ 29. Рентгеновские лучи (108). § З0.( Поглощение рентгеновских лучей (112). § 3! Рассеяние рентгеновских лучей (116). § 32. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллической решетке (118). § 33. Экспе-
Риментальное осуществление дифракции рентгеновских лучей (124). s 34. Определение длины волны рентгеновских спектральных линий (129). § 35. Спектры рентгеновских лучей (130). § 36. Закон Мозели (133). § 37. Абсолютное определение длины волчы рентгеновских лучей (137), §38. Определение постоянной Авогадро и заряда электрона (140). § 39. Удельный заряц электрона (143).
Глава V. Строение атома и классическая физика.........145
А. Классическая механика и строение атома.............145
§ 40. Атомные модели (Н5). § 41 Закон сохранения энергии в механике (146). § 42. Потенциальные кривые (149). § 43. Закон сохранения импульса (152). § 44. Соударения (154). § 45. Центр инерции (157), § 48. Линейный гармонический осциллятор (160). § 47. Комплексное представление колебаний (163). § 48. Разложение в спектр (IS5). § 49. Центральные силы. Кинетическая энергия в полярных координатах (170). § 50. Движение в центральном поле (172). § 51. Кеплерова задача (173). § 52. а-частица в поле ядра (178). § 53. Приведенная масса (180). § 54. Обобщенные координаты. Состояние системы (181). § 55. Функция Лагранжа. Уравнения Лагранжа (182). § 56. Применение уравнений Лагранжа к задаче о центральном движении (185). •§ 57. Обобщенные импульсы (188). § 58. Гамильтоновы канонические уравнения (190). § 59. Физический смысл функции Гамильтона (192). § 60. Циклические координаты (194). § 61. Скобки Пуассона. Законы сохранения (196). § 62. Движение в электромагнитном поле (200). § 63, Механика быстродвижущихся частиц. Преобразования Лоренца (204). § 64. Основы релятивистской динамики частицы (210). •§ 65. О связи между массой и энергией (217).
Б. Классическая теория электромагнитного излучения ......... 223
§ 66. Элементарные центры испускания света (223), § 67. Электромагнитное излучение линейного осциллятора (224). § 68. Полное и среднее излучение осциллятора (227). § 69. Электромагнитный спектр негармонического осциллятора (229), § 70. Затухание колебаний (231). •§ 71. Лучистое трение (233). § 72. Интеграл Фурье и сплошной спектр (237). § 73. Естественная ширина спектральных линий (241). •§ 74. Другие примеры спектрального разложения непериодических процессов (243). § 75. Планетарная модель атома (247). § 76. Орбитальный магнитный момент и теорема Лармора (248), § 77. Эффект Зее-пана (251). § 78. Эффект Зеемана. Общий случай (254). § 79. Излучение Вавилова — Черепкова (257).
Глава VI. Излучение абсолютно черного тела и гипотеза квантов
энергии.........................267
§ 80. Классическая физика и проблема теплового излучения (267). $ 81. Равновесное излучение в полости (270). § 82. Закон Кирхгофа (272). § 83. Законы излучения абсолютно черного тела (274). •§ 84, Экспериментальное исследование законов теплового излучения (276), § 85. Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы (27S). § 86. Формула Рэлея — Джннса (281), § 87. «Ультрафиолетовая катастрофа» (286). § 88. Формула Планка (288). •§ 89. Гипотеза квантов энергии (290).
Глава VII, Уровни энергии атомов.................294
§ 90. Планетарная модель атома и квантовые постулаты Бора (294). *§ 91. Опыты Франка и Герца (295). § 92. Упругие соударения (299). § 93. Неуаругие соударения. Критические потенциалы (301). § 94. Усо-
вершенствование экспериментальной методики (303). § 95. Одновременное определение всех ступеней возбуждения (304). § 96. Определение ионизационных потенциалов (307). § 97. Излучение возбужденных атомов (311). § 98. Спонтанное испускание (312). § 99. Поглощение и вынужденное испускание (316). § 100. Вывод формулы Планка по Эйнштейну (317). § 101. Свойства индуцированного испускания (320). •§ 102. Генераторы света (324).
Глава VIII. Спектральные серии и уровни энергий водородного
атома.........................329
§ 103. Серия Бальмера (329). § 104. Серии Лаймана, Пашена и др. Обобщенная формула Бальмера (332). § 105. Спектральные термы. Комбинационный принцип (334). § 106. Квантование круговых орбит (336). § 107. Теория Бора (339). § 108. Серия Никерипга и спектры водородоподобных ионов (342). § 109. Применение предыдущей теории, -Открытие тяжелого изотопа водорода (345). § ПО. О спектроскопическом определении удельного заряда электрона (347). § 111. Диаграммы уровней энергии (349). § 112. Граничный сплошной спектр атомного водорода (350). § ИЗ. Квантование водородоподобного атома по Бору— Зоммерфельду (352). § 114. Принцип соответствия (361). § 115. Кризис теории Бора (366).
Глава IX. Световые кванты....................368
§ 116. Флуктуации светового поля (368). § 117. Фотоэффект и уравнение Эйнштейна (374). § 118. Экспериментальная проверка уравнения Эйнштейна (377). § 119. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра (380). § 120. Точное определение постоянной Планка (381). § 121. Другие опыты, обнаруживающие корпускулярные свойства света (383). § 122. Флуктуации светового потока (385). -§ 123. Рассеяние рентгеновских лучей (волновая теория) (388). § 124. Эффект Комптона (393). § 125. Элементарная теория эффекта Комп-тона (395). § 126. Электроны отдачи (400). § 127. Элементарные акты рассеяния и законы сохранения (403). § 128. Экспериментальное подтверждение применимости законов сохранения к элементарным актам рассеяния (405). § 129. Эффект Ме'ссбауэра (408). § 130. Некоторые применения эффекта Мёссбауэра (414).
Глава X. Волны и частицы....................420
§ 131. Введение (420). § 132. Плоская монохроматическая волна в однородной среде (420). § 133. Волновое уравнение (423). § 134. Суперпозиция плоских волн (425). § 135. Волновой пакет (427). § 136. Фазовая и групповая скорости (431). § 137. Корпускулярно-волновой дуализм. Преломление света (433), § 138, Корпускуллрно-волновой дуализм. Эффект Допплера (438). § 139. Корпускулярно-волновой дуализм. Дифракционная решетка (440). § 140. Гипотеза де-Бройля (442). § 141. Свойства волн де-Бройля (443). § 142. Экспериментальное подтверждение гипотезы де-Бройля. Метод Брэгга (445). § 143. Преломление электронных волн и внутренний потенциал металла (450). § 144. Экспериментальное подтверждение гипотезы де-Бройля. Методы Лауэ и Дебая — Шеррера (453). § 145. Интерференционные явления с молекулярными пучками и с нейтронами (459). § 146. Волновой пакет и частица (463). § 147. Статистическое истолкование волн де-Бройля (465). § 148. Соотношения неопределенности (467). § 149. Определение места и импульса микрочастицы (470). § 150. Ошибочные толкования соотношений неопределенности (477), § 151. Соотношения неопределенности и принцип причинности (482).
Глава XI. Уравнение Шредингера.................487
§ 152. Уравнение Шредингера и физический смысл его решений (487), § 153. Отражение и прохождение через потенциальный барьер (493). § 154. Потенциальный барьер конечной ширины (502). § 155. Колебания струны (506). § 156. Частица в потенциальном ящике (511). § 157. Элек-тро!' в потенциальной яме (515). § 158. Линейный гармонический осциллятор (521). § 159. Нормальное и возбужденные состояния линейного осциллятора (527). § 160. Связанные осцилляторы. Силы Ван-дер-Ваальса (535). § 161. Частица в трехмерном потенциальном ящике (544).
Приложения.............................5491
I. Вычисление средних значений................... 549
II. Вывод распределения Больцмана для квантовых систем...... 554
III. К классической теории эффекта Зеемана........... 557
IV. Формула средней квадратичной флуктуации............ 559
V. Ортогональность и нормирование собственных функций осциллятора 564
VI. Теорема вириала.......................538
Предметный указатель........................571
ПРЕДИСЛОВИЕ К ШЕСТОМУ ИЗДАНИЮ
Шестое издание первого тома, по сравнению с пятым изданием, выходит почти без изменений: материал данного тома образуют в основном вопросы настолько прочно установившиеся, что не было необходимости подвергать этот материал сколько-нибудь существенной переработке. При подготовке к печати исправлены замеченные неточности, произведены небольшие сокращения. Особо следует оговорить два обстоятельства. Во-первых, наряду с постоянной Планка Н, там где это было целесообразно, введена постоянная и = А/2я; во-вторых, несмотря па то, что в большинстве отделов физики введена международная система единиц СИ, в данной книге, как и в предшествующих изданиях ее, сохранена система СГС (точнее — гауссова система единиц). Причина этого состоит в том, что для квантовой механики система СИ не только не нужна, но и крайне неудобна. Это обстоятельство специально подчеркивал А. Зоммер-фельд — инициатор введения международной системы в электродинамике.
При подготовке к печати этого тома большую помощь оказала мне Т. Н. Болотникова, которой я выражаю здесь искреннюю благодарность.
Москва — Узкое, июль 1973 г. Э. Шпольский
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к четвертому изданию......
Г л ав а I. Экспериментальные основы квантовой механики
§ 1. Введение (9). § 2. Уровни энергии (10). § 3. Фотоны (15). § 4. Опыт Вавилова и Брумберга (18). § 5. Волновые свойства частиц вчцсства (20).
Глава П. Математический аппарат квантовой механики Шредингера . 24
§ 6. Введение (24). § 7, Линейные операторы (24). § 8. Собственные значения и собственные функции линейных операторов (29). § 9. Самосопряженные (эрмитовы) операторы (33). § 10. Ортогональность и нормирование собственных функций самосопряженных операторов (36). § 11. Случаи вырождения (39). § 12. Разложение по ортогональным функциям (41). § !3. Волновая функция (44). § 14. Принцип суперпозиции (47). § 15. Динамические переменные квантовой механики (53). § 16. Собственные значения и собственные функции операторов квантовой механики (56). § 17. Средние значения (58). § 18. Примеры вычисления средних значений (63). § 19. Соотношения коммутативности (66). § 20. Соотношения неопределенностей (69). § 21. Уравнение Шредингера (72). § 22. Предельный переход к классической механике (78). § 23. Плотность и ток вероятности (84). § 24. Стационарные состояния (87). § 25. Скобки Пуассона (90). § 26, Дифференцирование операторов по времени (93). § 27. Квантовые уравнения движения (95). § 28. Симметрия и законы сохранения (99). § 29. Право-левая симметрия (105). §30. Закон сохранения четности в квантовой механике (108).
Глава III. Основы теории представлений..............Щ
§ 3!. Элементы векторной алгебры (112). § 32. Линейное «-мерное пространство (115). § 33. Евклидово «-мерное пространство (118). § 34. Алгебра матриц (122). § 35. Обозначения Дирака (128). § 36. Линейные операторы в евклидовом пространстве (130). § 37. Матричное представление линейных операторов (i37). § 38. Дельта-функция (141). § 39. Гильбертово пространство (144). § 40. Основные положения квантовой механики (148). § 41. Задача о линейном осцилляторе (155). § 42. Динамические уравнения квантовой механики (157). § 43. Квантовая механика в/•'-представлении (161). § 44. Координатное представление (165). § 45. Импульсное представление (169). § 46. Энергетическое представление (171).
7. Общие свойства одномерного движения (175). § 48. Потенциальный ящик (178). § 49. Свободная частица (183). § 50. Квазиклассическое приближение (метод ВКБ) (187).
Глава V. Движение в центральном поле..............194
§ 51. Момент количества движения (194). § 52. Свойства момента количества движения (197). § 53. Собственные функции и собственные значения оператора квадрата момента количества движения (200). § 54. Собственные функции и собственные значения оператора проекции момента количества движения (203). § 55. Описание различных состояний в центральном поле (204). § 56. Пространственное квантование (207). § 57. Графические изображения (210). § 58. Нормальное состояние водородоподобного атома (214). § 59. Келлерова задача. Общий случай (220). § 60. Модель валентного электрона (231). §61. Спектральные серии щелочных металлов (236).
Глава VI. Излучение........................243
§ 62. Метод вариации постоянных (243). § 63. Поглощение и испускание света (245). § 64. Вычисление коэффициентов Эйнштейна (252). § 65. Правила отбора (255). § 66. Магнетон Бора (263). § 67. Теория простого эффекта Зеемана (267).
Глава VII. Спин..........................273
§ 68. Гипотеза вращающегося электрона (273). § 69. Опыт Штерна и Герлаха (278). § 70. Магнито-механические эффекты (281). § 71. Квантовая механика электрона со спином (282). § 72. Полный момент импульса электрона в атоме (289). § 73. Формула тонкой структуры термов. Релятивистская поправка (294). § 74. Формула тонкой структуры. Спин-орбитальное взаимодействие (299). § 75. Сдвиг уровней энергии атомного водорода (304). § 76. Дублеты щелочных металлов (307). § 77. Сложный эффект Зеемапа (308). § 78. Теория сложного эффекта Зеемана. Слабое поле (309). § 79. Теория сложного эффекта Зеемана. Сильное поле (315).
Глава VIII. Атомы со многими электронами............318
§ 80. Принцип тождественности одинаковых частиц (318). § 81. Обменное вырождение (320). § 82. Принцип Паули (324). § 83. Спектр гелия. Парагелий и ортогелий (328). § 84 Уравнение Шредингера для двух электронов в центральном поле (331). § 85. Теория возмущений для простых (невырожденных) собственных значений (333). § 86. Нормальное состояние aiома гелия (337). § 87. Проблема гелия. Общий случай (341). § 88. Энергия в первом приближении (346). § 89. Синглетные и триплетные состояния гелия (350), § 90. Теория периодической системы Д. И. Менделеева (355). § 91. Строение отдельных периодов системы элементов Д. И. Менделеева (358). § 92. Спектры атомов второй группы периодической системы (363). § 93. Некоторые закономерности в сложных спектрах (370). § 94. Магнитные свойства атомов (372). § 95. Спектры изоэлектронных ионов (375). § 96. Рентгеновские спектры (378). § 97. Схема уровней энергии для рентгеновских спектров (380). § 98. Непосредственное определение рентгеновских уровней энеогии (385).
Глава IX. Возбужденные атомы..................389
§ 99. Оптическое возбуждение и резонансная флуоресценция (389). § 100. Ступенчатое возбуждение (392). § 101. Термическое возбуждение (394). § 102. Удары второго рода (396). § 103. Сенсибилизированная флуоресценция (397), § 104. Резонанс при передаче энергии ударами второго рода (399). § 105. Время жизни возбужденных состояний (404). § 106. Ширина уровней. Автоионизаиип (406). § 107. Интенсивность спектральных линий (411). § 108. Метастабильные состояния (413). § 109. Запрещенные переходы (417). § ПО. Квантовая теория простейших молекул (421).
Приложения
I. Некоторые полезные интегралы...................433
П. Электростатическая энергия взаимодействия двух зарядов.....435
III. Дипольное и квадрупольное излучения..............433
Предметный указатель........................443
Цена: 300руб.
