Предисловие
Третья часть конспекта лекций по физике, так же как и две предыдущие, предназначена для инженерно-технических специальностей ВУЗов, учебные планы которых предусматривают изучение общей физики в течение трёх семестров.
Подбор материала соответствует Государственному образовательному стандарту (ГОС), а характер изложения рассматриваемых вопросов учитывает уровень подготовки абитуриентов, поступающих на инженерные специальности в нашем регионе.В третью часть курса традиционно включены волновые и корпускулярные свойства света, боровская модель атома, элементы квантовой механики и ядерной физики.
В волновой оптике все явления: интерференция и дифракция, понятие когерентности рассмотрены под углом зрения их роли в понимании уникальных свойств лазерного луча. Значительная часть приведённого материала непосредственно или косвенно связана с созданием оптических квантовых генераторов. Уделено внимание исследованию явлений в технике измерений, что представляет несомненный интерес для инженеров-механиков. Указанный подход к изложению материала заимствован из пятого издания общего курса оптики Г.С. Ландсберга [1]. Оттуда же взято большинство рисунков, иллюстрирующих изложение вопросов этого раздела. Опущено обсуждение процессов, приводящих к инверсной заселённости уровней в лазерах, поскольку эти процессы индивидуальны для каждого вещества, касаются лишь одной из проблем техники получения луча, оставляя в стороне саму природу его свойств. Помимо этого, получение инверсной заселённости уровней описано практически в каждом учебнике, имеющемся в распоряжении студентов.
В этом же разделе кратко рассмотрены законы теплового излучения. Характер и стиль изложения направлены на формирование у читателя ясного понимания краха волновых представлений на примере классического вывода функции Кирхгофа для излучения абсолютно чёрного тела. Вывод заимствован в [5].
Некоторые иллюстрации заимствованы в [3] и [5], где приведены опытные зависимости спектральной плотности излучения от длины волны.Боровская модель атома изложена в стиле выдержавшего несколько изданий университетского учебника С.Э. Фриша и А.В. Тиморевой [4] и нашедшего продолжение в книге М.Р. Уэрта и Д.А. Ричардса [5]. Там же взяты и иллюстрации. Вопрос о четвёрке квантовых чисел изложен в полуклассической трактовке, так как это сделано в указанных учебниках.
В этот же раздел включены магнитные свойства атома и вещества. Традиционно эти вопросы в нашей учебной литературе излагаются во второй части курса общей физики, в разделе, посвящённом магнетизму. Но строгий вывод магнитного момента атома возможен лишь на базе боровской модели. Поэтому весь раздел был перенесён в третью часть. При описании свойств отдельных классов магнетиков были использованы журналы “Успехи физических наук”, где приведены свежие данные, ещё не вошедшие в учебную литературу.
Наибольшие трудности встретились авторам при написании третьего раздела: “Элементы квантовой механики”. Без него невозможно составить представление о современной физике и её достижениях. Вместе с тем использование большого и специального математического аппарата в этом разделе физики затрудняет понимание физических основ. Ибо, как писал А. Эйнштейн в предисловии к одной из таких книг: “Когда в теорию относительности вошли математики, я сам перестал её понимать” [8]. Поэтому, понятие волновой функции введено по М. Борну [2]. Эффект Комптона рассчитан лишь для простейшего с математической точки зрения случая, следуя [9]. А расчёт атома водорода сделан так, как это делает Д.И. Блохинцев [6]. Переход с языка операторов на обычный математический, знакомый нашим студентам, выполнен самими авторами. Рисунки взяты в [6]. Принцип и соотношение неопределённостей авторы излагают, следуя М. Борну [2] и С.Э. Фришу [4].
Обоснование необходимости введения зон и принцип расчёта их заполнения заимствован в [7].
Многолетний опыт чтения лекций по этому разделу показал, что в подобном изложении этот раздел признан студентами наиболее интересным из всех остальных разделов физики, что, по-видимому, свидетельствует в пользу выбранного авторами пути.
Раздел “Элементы ядерной физики” авторы попытались также максимально освободить от специфических терминов и некоторых фактов, второстепенных для понимания основных проблем. При изложении раздела были использованы прекрасные иллюстрации [5]. Специфика этого до сих пор активно развивающегося раздела потребовала использования периодической литературы. Авторы сочли возможным пользоваться лишь академическим журналом “Успехи физических наук” — УФН. Использованные журналы приведены в списке литературы.
В заключение авторы выражают свою глубокую признательность Л.В. Биглер и Е.В. Соколовой, взявших на себя значительный труд по набору и оформлению рукописи.