Қазақстан Республикасы Білім және гылым министрлігі
Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы
Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университеті
Мұқышева М.Қ., Паримбеков З.А.,Тұрысбекова Б.Ш.
Физика курсы
2-бөлім.
ТЕРБЕЛІСТЕР МЕН ТОЛҚЫНДАР. ТОЛҚЫНДЫҚ ОПТИКА. КВАНТТЫҚ МЕХАНИКА ЭЛЕМЕНТТЕРІ. АТОМДЫҚ ЖӘНЕ ЯДРОЛЫҚ ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТТЕРІ.
Оқу құралы.
Семей 2010
ББК 530.1 (075.8)
Авторлар: М.Қ.Мұқышева, З.А Паримбеков, Б.Ш Тұрысбекова
Физика курсы, 2-бөлім: Тербелістер мен толқындар. Толқындық оптика. Кванттық механика элементтері. Атомдық және ядролық физика элементтері. Семей, 2010- 151- бет
Пікір жазғандар: Т.С. Рамазанов, физ.-мат.ғыл.докторы, Әл-Фараби атындағы
ҚазҰУ-нің оптика және плазма кафедрасының профессоры;
А.К. Какимов, Шәкәрім атындағы СМУ Радио экологиялық
зерттеу орталығының жетекшісі, тех.ғыл.докторы,
профессор
Баспаға ұсынушы:
Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университетінің
оқу-әдістемелік кеңесі, №5 хаттама, 31 мамыр 2010 жыл
Ұсынылып отырылған оқу құралы базалық пәнді меңгеруде студенттердің өздік жұмыстарын орындауда ең басты көмекші құрал бола алады. Сонымен қатар оқу құралы студенттердің кез-келген жаңа білімдерді меңгеруіне мүмкіндік беруі қажет: ғылыми әдебиеттерді оқу, материалды тарауларға, параграфтарға бөлу, олардың ішінен ең бастысын таңдап алу, анықтамаларды жалпылау, сұрақтар қою және оларға жауаптар табу
Төрт тараудан оқу құралы физика курсының 2-бөлімі тербелістер мен толқындар, толқындық оптика, кванттық механика элементтері, атомдық және ядролық физика элементтері тарауларын қамтиды.
Оқу құралы физика,инженерлік-физика және инженерлік-техника мамандықтарының студенттері мен мұғалімдерге және физиканы өз бетімен оқып ізденушілерге арналған.
© Қазақстан Республикасының
Ұлттық ядролық орталығы, 2010
© Шәкәрім атындағы Семей
мемлекеттік университеті, 2010
Алғы сөз
Бұл оқу құралы жоғарғы оқу орындарында кредиттік технология бойынша оқитын инженерлік-техникалық мамандықтарының студенттері үшін физика пәнінің стандартына сәйкес және авторлардың Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университетінде оқыған дәрістерінің негізінде жазылған.
Оқу құралын басып шығарудың басты қажеттілігі - студенттердің өздік бетімен жұмыс жасауына бағытталған оқытудың кредиттік әдістемесінің талабына байланысты. Осы талапқа сай жазылған оқулықтың ықшамдылығы студенттер үшін ыңғайлы болмақ, себебі бұл оқу құралы жалпы физика курсының «Тербелістер мен толқындар. Толқындық оптика. Кванттық-оптикалық құбылыстар. Кванттық механика элементтері. Атомдық және ядролық физика элементтері» сияқты төрт көлемді тарауларды қамтиды. Сонымен қатар аталған оқулық тек ықшам жазылған анықтамалық әдебиет емес, бұл оқу құралында физикалық заңдар мен құбылыстардың анықтамаларына, қорытындыларына, формулаларыға логикалық тұрғыдан негізделген түсініктемелер мен дәлелдемелер берілген.
Көптеген орталық және шетелдің жоғарғы оқу орындарында физиканың әр түрлі тараулары бойынша орыс тілінде жеке қысқаша дәріс конспектілері шығарылғанымен, қазақ тілінде ондай оқулықтар жоқ. Бұл оқу құралының мазмұны «Физика курсы. 2–бөлім» пәнінің типтік бағдарламасына сәйкес материалды толық қамтиды.
МАЗМҰНЫ
1 ТАРАУ. МЕХАНИКАЛЫҚ ТЕРБЕЛІСТЕР МЕН ТОЛҚЫНДАР
|
7
|
1.1 Гармониялық тербеліс
|
7
|
1.2 Механикалық гармониялық тербелістер
|
9
|
1.3 Гармониялық осциллятор
|
10
|
1.4 Бірдей бағыттағы және бірдей жиіліктегі гармониялық тербелістерді қосу
|
17
|
1.5 Бір-біріне перпендикуляр болатын тербелістерді қосу
|
19
|
1.6 Өшетін тербелістердің (механикалық, электромагниттік) дифференциалдық теңдеуі және оның шешуі
|
21
|
1.7 Еріксіз тербелістердің (механикалық, электромагниттік) дифференциалдық теңдеуі және оның шешуі
|
25
|
1.8 Толқындардың серпімді ортада таралуы
|
30
|
1.9 Жүгірме толқын теңдеуі
|
33
|
1.10 Толқын энергиясы
|
37
|
1.11 Суперпозиция принципі. Топтық жылдамдық
|
38
|
1.12 Толқындар интерференциясы
|
39
|
1.13 Тұрғын толқындар
|
40
|
1.14 Электромагниттік толқынның дифференциалдық теңдеуі
|
42
|
1.15 Электромагниттік толқындардың энергиясы. Электромагниттік өрістің импульсі
|
44
|
|
|
2 ТАРАУ. ТОЛҚЫНДЫҚ ОПТИКА
|
46
|
2.1 Геометрикалық оптикадан кейбір мағлұматтар
|
46
|
2.2 Жарық интерференциясы
|
48
|
2.2.1 Жұқа қабыршақтағы жарық интерференциясы
|
48
|
2.2.2 Бірдей көлбеуліктегі интерференциялық жолақтар
|
51
|
2.2.3 Бірдей қалыңдықты интерференциялық жолақтар
|
51
|
2.2.4 Ньютон сақиналары
|
52
|
2.2.5 Жарық интерференциясының қолданылуы
|
55
|
2.2.6 Интерферометрлер
2.3 Жарық дифракциясы
|
56
59
|
2.3.1 Френель зоналары. Жарықтың түзу сызықты таралуы
|
60
|
2.3.2 Дөңгелек тесіктегі және дискідегі Френель дифракциясы
|
60
|
2.3.3 Бір саңылаудағы Фраунгофер дифракциясы
|
62
|
2.3.4 Дифракциялық тордағы Фраунгофер дифракциясы
|
64
|
2.3.5 Кеңістік тор дифракциясы. Вульф-Брегг формуласы
|
66
|
2.4 Жарық дисперсиясы
|
67
|
2.4.1 Жарықтың дисперсиясының электрондық теориясы
|
70
|
2.5 Доплер эффектісі
|
72
|
2.6 Черенков эффектісі
|
73
|
2.7 Жарық поляризациясы
|
74
|
2.7.1 Поляризацияланған және табиғи жарық
|
74
|
2.7.2 Екі диэлектриктің шекарасындағы шағылу,
|
76
|
2.7.3 Қосарланып сыну
|
77
|
2.7.4 Поляризациялық призмалар және поляроидтар
|
78
|
2.7.5 Жасанды оптикалық анизотропия
|
80
|
2.7.6 Поляризация жазықтығын айналдыру
|
82
|
2.8 Кванттық сәулелену теориясы
|
83
|
2.9.Кирхгоф заңы
|
85
|
2.10 Абсолютті қара дененің сәулеленуі
|
86
|
2.11 Фотоэффект құбылысы
|
88
|
2.12 Рентген сәулелерінің шашырауы. Комптон эффектісі
|
90
|
|
|
3 ТАРАУ. КВАНТТЫҚ МЕХАНИКА ЭЛЕМЕНТТЕРІ
|
95
|
3.1 Микробөлшектердің толқындық функциясы
|
95
|
3.2 Оңашаланған атомдардағы электронның энергетикалық деңгейлері
|
99
|
3.3 Шредингердің теңдеуі
|
101
|
3.4 Қозғалыстағы электронның координатасы мен жылдамдығын анықтау кезіндегі дәлсіздік
|
104
|
3.5 Квант механикасының қарапайым есептері
|
105
|
3.5.1 Потенциалдық шұңқырдағы электрон
|
105
|
3.5.2 Микробөлшектердің потенциалдық бөгет (барьер) арқылы өтуі. Тунельдік эффект
|
109
|
3.6 Қатты денелер физикасы элементтері
|
113
|
3.6.1 Металдардың, диэлектриктердің және жартылай өткізгіштердің зоналық теориясы
|
115
|
3.6.2 Екі металдың түйіспесінің зоналық теориясы
|
122
|
3.6.3 Электрондық және кемтіктік жартылай өткізгіштердің түйіспесі
|
124
|
4 ТАРАУ. АТОМДЫҚ ЖӘНЕ ЯДРОЛЫҚ ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТТЕРІ
|
128
|
4.1 Атомдық спектрлер
|
128
|
4.2 Бор бойынша сутегі атомы құрылымының теориясы
|
130
|
4.3 Кванттық механика бойынша сутегі атомының теориясы.
|
134
|
4.4 Кванттық сандар және Паули принципі
|
137
|
4.5 Атом ядросының құрамы және олардың сипаттамалары
|
140
|
4.6 Ядродағы бөлшектердің байланыс энергиясы және атомдық энергияны алу мүмкіндігі
|
144
|
4.7 Радиоактивтілік және ядролық реакция
|
145
|
Қолданылған әдебиеттер
|
149
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ТАРАУ. МЕХАНИКАЛЫҚ ТЕРБЕЛІСТЕР МЕН ТОЛҚЫНДАР
1.1 Гармониялық тербелістер
Белгілі бір уақыт аралығында қайталанып отыратын процестер немесе қозғалыстар тербеліс делінеді. Тербелмелі процестер табиғатта, техникада кеңінен таралған. Мысалы, сағат маятниктерінің тербелісі, двигательдің поршеньдерінің қозғалысы, жүректің соғуы...
Физикалық табиғаты жағынан тербелістер әр түрлі болады. Сондықтан механикалық, электрлік тербелістер деп бөлінеді. Бірақ әртүрлі тербелмелі процестер бірдей сипаттамалармен, теңдеулермен анықталады. Ендеше тербелістерді бірыңғай тәсілмен зерттеу керек.
Тек механикалы шамалардың ( ығысу, жылдамдық, удеу т.б.) өзгерісімен сипатталатын тербелістер механикалық тербелістер деп аталады.
Тербеліс кезінде өзгеретін шаманың мәні бірдей уақыт аралығында қайталанатын болса, ондай тербелістерді периодты тербелістер деп атайды.
Жүйеге энергия берілгеннен кейін сыртқы күштер әсер етпейтін тербелістерді еркін тербелістер деп атайды. Тербелістердің ең қарапайым түрі гармониялық тербелістер болып табылады.
Синустар немесе косинустар заңымен өтетін тербелістер гармониялық делінеді: дененің тепе-теңдік жағдайдан уақытқа байланысты  ығысуы мына түрде өтеді
 (1.1.1)
Достарыңызбен бөлісу: | 
