Основы современной физики

Предисловие редактора перевода ......Page 7
Глава 1. Пространство и время ......Page 9
1.1. Физический вакуум ......Page 10
1.2. Зеркальное отражение в пространстве-времени ......Page 14
1.3. Измерение пространства-времени ......Page 15
1.4. Пространство-время и вещество ......Page 17
1.5. Выводы ......Page 18
2.1. Сохранение импульса ......Page 19
2.2. Сохранение момента импульса ......Page 23
2.3. Сохранение энергии ......Page 24
2.4. Поля ......Page 27
3.1. Пределы нашего «здравого смысла» ......Page 30
3.2. Классический принцип относительности ......Page 32
3.3. Инвариантный характер закона сохранения импульса ......Page 36
3.4. Инвариантность законов Ньютона ......Page 37
4.1. Появление парадокса с движением света относительно эфира ......Page 41
4.2. Преобразования Лоренца ......Page 46
4.3. Лоренцево правило сложения скоростей ......Page 49
5.1. Сокращение длины ......Page 53
5.2. Замедление времени ......Page 57
5.3. Объяснение эксперимента Майкельсона-Морли ......Page 60
5.4. Решение Эйнштейном парадокса с экспериментом Майкельсона-Морли ......Page 63
Глава 6. Релятивистская механика, или механика специальной теории относительности ......Page 66
6.1. Масса и импульс ......Page 67
6.2. Определение силы ......Page 70
6.3. Релятивистская кинетическая энергия ......Page 71
6.4. Полная энергия ......Page 72
6.5. Выводы ......Page 76
7.1.- Элементарный электрический заряд ......Page 79
7.2. Испускание электронов ......Page 80
7.3. Фотоэлектрический эффект ......Page 82
Глава 8. Рентгеновские лучи ......Page 85
8.2. Рентгеновские лучи ......Page 86
8.3. Дифракция рентгеновских лучей ......Page 90
8.4. Дифракция рентгеновских лучей на штриховой решетке ......Page 94
8.5. Эффект Комптона ......Page 95
9.1. Взаимодействие излучения с веществом ......Page 99
9.2. Рождение пар ......Page 100
9.3. Аннигиляция пар ......Page 103
9.4. Поглощение фотонов ......Page 104
10.1. Противоречие волна-частица ......Page 107
10.2. Волны де Бройля ......Page 108
10.3. Экспериментальное подтверждение теории де Бройля ......Page 109
10.4. Волновой пакет ......Page 111
10.5. Принцип неопределенности ......Page 115
11.1. Ядерная модель атома ......Page 119
11.2. Экспериментальная установка ......Page 123
11.3. Прицельное расстояние и угол рассеяния ......Page 124
11.4. Формула Резерфорда для рассеяния lpha-частиц ......Page 128
12.1. Планетарная модель ......Page 133
12.2. Атомные спектры ......Page 136
12.3. Постулаты Бора ......Page 137
12.4. Модель Бора и энергетические состояния ......Page 139
12.5. Постоянная Ридберга и спектральные серии ......Page 143
12.6. Модель Бора и принцип соответствия ......Page 144
13.1. Водородоподобные атомы ......Page 147
13.2. Поправка на движение ядра ......Page 149
13.3. Упругие и неупругие столкновения ......Page 153
13.4. Опыты Франка и Герца ......Page 156
14.1. Излучение абсолютно черного тела ......Page 158
14.2. Волновые функции ......Page 163
14.3. Уравнение Шредингера ......Page 164
14.4. Стационарное уравнение Шредингера ......Page 166
15.1. Гамильтониан ......Page 168
15.2. Операторы ......Page 169
15.3. Потенциальная яма ......Page 171
16.1. Классический гармонический осциллятор ......Page 177
16.2. Гармонический осциллятор в квантовой механике ......Page 179
16.3. Туннельный эффект ......Page 183
17.1. Модели механики ......Page 188
17.2. Классическая механика ......Page 189
17.3. Релятивистская механика ......Page 194
17.4. Квантовая механика ......Page 197
17.6. Принцип неопределенности ......Page 199
18.1. Волновое уравнение. Разделение переменных ......Page 201
18.2. Азимутальное уравнение ......Page 204
18.3. Уравнение в полярных координатах ......Page 205
18.4. Радиальное уравнение ......Page 206
18.5. Полная волновая функция ......Page 207
19.1. Орбитальное квантовое число l ......Page 209
19.2. Магнитное квантовое число m_l ......Page 211
19.3. Магнитный момент атома водорода ......Page 214
20.1. Атом во внешнем магнитном поле ......Page 217
20.2. Нормальный эффект Зеемана ......Page 220
20.3. Полное число состояний ......Page 223
21.1. Волновые функции атома водорода ......Page 226
21.2. Радиальное распределение вероятности ......Page 227
21.3. Угловое распределение вероятности ......Page 229
22.1. Собственный момент электрона ......Page 233
22.2. Спин ......Page 235
22.3. Опыт Штерна-Герлаха ......Page 236
22.4. Энергия спин-орбитального взаимодействия. Тонкая структура ......Page 239
23.1. Полный момент импульса ......Page 243
23.2. Атомные спектры ......Page 245
23.2. Молекулярные спектры ......Page 248
23.4. Лазеры ......Page 251
24.1. Принцип запрета ......Page 256
24.2. Двухэлектронные атомы ......Page 257
24.3. Периодическая таблица элементов ......Page 259
25.1. Атомные ядра ......Page 264
25.2. Ядерные силы ......Page 267
25.3. Некоторые свойства ядер ......Page 270
25.4. Энергия связи в ядрах ......Page 271
26.1. Фотораспад. Стабильность ядра ......Page 274
26.2. Спиновый момент ядра ......Page 277
26.3. Есть ли электроны в атомном ядре? ......Page 279
26.4. Модель жидкой капли ......Page 281
26.5. Модель ядерных оболочек ......Page 284
27.1. Открытие нейтрона ......Page 287
27.2. Получение нейтронов ......Page 290
27.4. Захват нейтронов ......Page 292
28.1. Ядерные реакции ......Page 294
28.2. Энергетический эффект Q ядерной реакции ......Page 296
28.3. Энергетический эффект Q и энергия связи ......Page 298
29.1. Кинетическая энергия в лабораторной системе отсчета и в системе отсчета центра масс ......Page 301
29.2. Пороговая энергия эндоэнергетической реакции ......Page 304
29.3. Вывод формулы для пороговой энергии ......Page 305
29.4. Вероятность реакции и ее эффективное сечение ......Page 307
30.1. Радиоактивность ......Page 310
30.2. Постоянная распада ......Page 311
30.3. Период полураспада и среднее время жизни ......Page 313
30.4. Кривая роста дочерних ядер ......Page 314
30.5. Радиоактивные семейства ядер ......Page 316
30.6. Датировка событий методом радиоактивных распадов ......Page 319
31.1. Альфа-распад ......Page 322
31.2. Позитронный бета-распад ......Page 325
31.3. Электронный бета-распад ......Page 327
31.4. Электронный захват ......Page 328
31.5. Гамма-распад ......Page 329
31.6. Радиологическая опасность ......Page 330
32.1. Деление ядер ......Page 333
32.2. Слияние ядер ......Page 336
32.3. Ядерные реакторы ......Page 338
33.1. Свойства элементарных частиц ......Page 343
33.2. Ядерные эмульсии ......Page 344
33.3. Трековые камеры ......Page 346
33.4. Электронные регистрирующие устройства ......Page 352
34.1. Ускорители частиц ......Page 359
34.2. Генератор Кокрофта- Уолтона ......Page 360
34.4. Циклотрон ......Page 362
34.5. Бетатрон ......Page 365
34.6. Линейный ускоритель ......Page 367
35.1. Кристаллы ......Page 370
35.2. Металлы ......Page 373
35.3. Теория зон ......Page 377
36.1. Распределение Ферми-Дирака ......Page 380
36.2. Полупроводники ......Page 382
36.3. Транзисторы ......Page 385
Глава 37. Элементарные частицы ......Page 388
37.1. Заряды и силы взаимодействия ......Page 389
37.2. Квантовые числа элементарных частиц ......Page 392
38.1. Античастицы ......Page 402
38.2. Типы взаимодействий ......Page 405
38.3. Взаимодействия элементарных частиц и законы сохранения ......Page 409
Глава 39. Семейства элементарных частиц ......Page 413
39.1. Фотоны ......Page 414
39.2. Лептоны ......Page 415
39.3. Адроны ......Page 418
Глава 40. Происхождение химических элементов ......Page 427
40.1. Загадка происхождения химических элементов ......Page 428
40.2. Распространенность химических элементов в природе в настоящее время ......Page 429
40.3. Первичный синтез ядер ......Page 430
40.4. Образование химических элементов внутри звезд ......Page 434
40.5. Сверхновые ......Page 441
40.7. Выводы ......Page 442
Глава 41. Происхожденне Вселенной ......Page 443
41.1. Возраст Вселенной ......Page 444
41.2. Размеры Вселенной ......Page 447
41.3. Расширяющаяся Вселенная ......Page 450
41.4. Рождение Вселенной ......Page 451
Приложение ......Page 455
Ответы на задачи с нечетными номерами ......Page 473
Литература ......Page 478
Физики — лауреаты Нобелевской премии по физике ......Page 480
Физики и физико-химики — лауреаты Нобелевской премии по химии ......Page 485
Предметно-именной указатель ......Page 486