Г 42 Курс общей физики: Оптика и атомная физика. Учеб, пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов / Е. М. Гершензон, Н. Н. Малов, В. С. Эткин. — М.: "Просвещение, 1981.—240 с., ил.
В книге рассмотрены волновая природа света, лучевая оптика, поляризация, дисперсия и рассеяние света, взаимодействие излучения с веществом и излучение света веществом, квантовые свойства вещества, строение атомов, элементы квантовой механики, начала ядерной физики и физики злементарных частиц. Особое внимание уделено объяснению физического смысла изучаемых явлений.
кпкП9_»ка ВБК 22.3
ВВЕДЕНИЕ
Учение о свете (оптика) занимает среди других разделов физики особое место. Если электродинамика и атомная физика развивались как части точной науки, то основные представления, о свете (при помощи зрения мы получаем около 90% сведений об окружающем нас макромире) человек вырабатывал еще на заре цивилизации. Прямолинейное распространение света в свободном пространстве и образо-' вание теней от непрозрачных препятствий еще в древности породило представление о свете — потоке прямолинейно движущихся частиц. Гораздо позже, в XVII в., более тонкие наблюдения выявили также волновые свойства света (интерференция, дифракция). В семидесятых годах XIX в. Максвелл в своей электродинамике связал оптику с электромагнетизмом, указав на единую природу света и предсказанных им электромагнитных волн.
Подробное изучение взаимодействия света с веществом и процессов излучения показало, что волновые представления недостаточны для понимания этих явлений, и в конечном счете привело к коренным изменениям наших взглядов на природу света и элементарных частиц, взаимодействующих со светом,— появилась и быстро развилась квантовая механика, где кажущиеся противоречия между волновыми и корпускулярными свойствами света (и вещества) нашли объяснение.
Однако почти все явления, 'наблюдающиеся при распространении света в прозрачных средах и в вакууме, хорошо описываются «волновым» языком —
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . •...........,...............-. . 3
Глава 1. Шкала электромагнитных волн. Свет . . ............ 5
1.1. Спектр электромагнитных волн........•........ —
1.2. Световой пучок. Излучатели света .,............. 6
1.3. Элементы фотометрии . . '.................. 7
Глава 2. Основные законы распространения света .......'..... 12
2.1. Принцип Гюйгенса.................. ;. . . —
2.2. Принцип Ферма....................... 13
2.3. Основы* электромагнитной оптики............... 15
2.4. Формулы Френеля..................... 17
Глава 3. Интерференция света..................... 20
3.1. Условия наблюдения интерференционной картины. Когерентность........................... —
3.2. Практические схемы наблюдения интерференции....... . 22
3.3. Интерференция в тонких слоях................ 26
3.4. Просветление оптики. Интерферометры............ 30
3.5. Интерферометры в астрономии . . .............. 34
Глава 4. Дифракция......................... 36
4.1. Явления дифракции. Принцип Гюйгенса— Френеля. Прямолинейное распространение света................. —
4.2. Дифракция Френеля на отверстий или непрозрачном диске ., . 38
4.3. Дифракция Фраунгофера (в параллельных лучах) ....... 43
4.4. Дис >ракция Фраунгофера на системе щелей (решетка)... . ; . 46
4.5. Дифракция рентгеновских волн .. ............. . 51
4.6. Дифракционная природа оптического изображения ... .... 53
4.7. Голография........................ 58
Глава 5. Лучевая (геометрическая) оптика ...... 61
5.1. Световые лучи. Законы лучевой оптики.......... —
5.2. Плоские и сферические зеркала............... 62
5.3. Полное отражение. Призмы...........> . . . . 65
5.4. Преломление на сферической поверхности; Тонкие линзы ... 68
5.5. Изображения, получаемые с помощью JIHHS ......... 70
5.6. Недостатки линз...................... 72
5.7. Оптические системы.................... 75
5.8. Освещенность изображений................. 76
5.9. Фотоаппарат и проектор.................. 77
5.10. Глаз.......... . ,........'....... 79
5.11. Лупа. Микроскоп. Телескоп. Оптический дальномер..... 82 ~
5.12. Разрешающая способность оптических приборов ....... 86
5.13. Призменный спектрограф . ................. —
I 5.14. О принципе обратимости хода светового луча . ........ 88
Глава 6. Оптические явления в атмосфере............... 89
6.1. Прозрачность атмосферы................... —
6.2. Дифракция на случайных неоднородностях атмосферы...... "90
6.3. Радуга........................... 92
Глава'7. Поляризация света....................... 94
7.1. Поперечность электромагнитных волн........... . —
7.2. Явление Брюстера. Естественный свет.........г ... 96
7.3. Поляризаторы видимого света................ 98
7.4. Двойное лучепреломление.................. 99
7.5. Интерференция поляризованных лучей............ 103
7.6. Естественная и искусственная оптииеская анизотропия..... 105
7.7. Вращение плоскости колебаний................ 107
7.8. Эффект Зеемана.............'......... 109
Глава 8. Дисперсия и рассеяние света.................. 112
8.1. Классическая теория дисперсии................ —
8.2. Фазовая и групповая скорость света.............. 115
8.3. Дисперсия в волноводах................... 118
8.4. Рассеяние света . ...................... 120
8.5. Цвета тел.......................... 122
Глава 9. Скорость света. Свет и теория относительности......... 124
9.1. Измерение скорости света.................. —
9.2. Экспериментальные основы специальной теории относительности 127
9.3. Эффект Допплера в оптике ,................ 130
9.4. Энергия и импульс света.................. 131
9.5. Эффект Черепкова...................... 132
Глава 10. Взаимодействие излучения с веществом. Квантовые свойства излучения.......................... 135
10.1. Фотоэлектрический эффект................ —
• 10.2. Квантовая теория фотоэффекта............... 137
10-3. Люминесценция. Фотохимические реакции.......... 139
10.4. Давление света........................ 141
10.5. Эффект Комптона..................... v !42
10.6. Комбинационное рассеяние света.......•....... 144
10.7. Слабые потоки света. Флуктуации светового потока...... 145
10.8. РентгенШские лучи.................... —
Глава 11. Излучение света веществом.................. 150
11.1. Спектры испускания и поглощения. Излучение нагретого тела —
11.2. Законы излучения черного тела. Формула Планка...... 153
11.3г. Формулы Рэлея — Джинса и Вина........к ..... 155
11.4. Приложения формулы Планка. Источники света. Пирометрия 157
Глава 12. Волновые свойства вещества......... '........ 159
12.. 1. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов......... —
12.2. Соотношение неопределенностей Гейзенберга . , ....... 161
12.3. Электронный микроскоп.............-..... 165
12.4.* О волновых и корпускулярных представлениях-при описании
свойств электромагнитного поля и вещества.......... 168
Глава 13. Водородоподобные атомы и их спектры..'.......... 170
13.1. Линейчатые спектры................... . —
13.2. Модель атома Резерфорд».................. 171
13.3. Постулаты Бора. Спектр водорода.............. ,172
13.4. Развитие теории Бора................... 175
239
Глава 14. Дальнейшее развитие теории атома. Элементы квантовой механики .....- . ................ 178
• 14.1. Принцип Паули. Энергетические уровни электронов в атомах
и электронные слои................ —
14.2. Периодическая система элементов Менделеева и спектры веществ ..................... 179
14.3. Природа химической связи .... .-. . . . . . . . . 182
14.4. Опыты Франка и Герца, Штерна и Герлаха....... —
14.5. Ширина спектральных линий и их расщепление'..... 184
14.6. Лазеры (оптические квантовые генераторы излучения) . . 186
14.7. Элементы квантовой механики . ;......... . 190
Глава 15. Естественная радиоактивность. Состав атомного ядра ... 198
15.1. Радиоактивные излучения............. —
15.2. Изотопы..................... 200
15.3. Законы радиоактивных распадов ........... 201
15.4. Методы регистрации частиц и их траекторий...... 203
15.5. Открытие нейтрона. Состав атомного ядра ....;.. 207
15.6. Получение частиц высоких 'энергий......... . 209
15.7. Энергия связи атомных .ядер............ 211
Глада 16. Искусственная .радиоактивность. "Модели атомного ядра.
Ядерная энергетика................. 213
16.1. Искусственные превращения ядер. Позитрон. Появление и исчезновение пар ................. —
16.2. Античастицы. Нейтрино. Заурановые элементы......'216-
16.3. Ядерные' реакции................. 217
16.4". Теория альфа-распада............-. . . Л
- 16.5. Теория бета-распада . . ... ... . . . , . ... :',
16.6. Модели ядра .................; . ~fy'
16.7. Эффект Мессбауэра.............. . -^- ;
16.8. Использование ядерной энергии . . »......• , -И"
Глава 17. Космические лучи. Элементарные частицы......••'•-, з
17.1. Космические лучи. Мезоны............. —
• " •• 17.2. Элементарные частицы............. . . 23С
17.3. Таблица элементарных частиц ............ 231
17.4. Основные типы физических взаимодействий....... 232
17.5. Заключение ..........-:. . . . , . ;. . . 236
Иредметно-именной указатель . »..............237
Цена: 150руб.
