§ 6.5. Квантовий лінійний гармонічний осцилятор

§ 6.6. Воднеподібні атоми в квантовій механіці. Квантові числа електрона в атомі

§ 6.7. Власний момент (спін) електрона. Принцип Паулі. Забудова складних атомів. Характеристичне рентгенівське випромінювання

§ 6.8. Теплові коливання кристалічної гратки і теплоємність твердих тіл

§ 6.9. Елементи зонної теорії твердих тіл

§ 6.10. Розподіл і концентрація носіїв в зонах

§6.11.Електричні властивості металів і напівпровідників

Розділ VІІ. Фізика ядра та елементарних часток

§7.1. Склад і характеристики ядра

§7.2. Дефект маси та енергія зв’язку ядра. Ядерні сили. Моделі ядра

§7.3. Радіоактивність

§7.4. Ядерні реакції

§7.5. Елементарні частинки та фундаментальні взаємодії

Передмова

Друга частина конспекту лекцій з курсу загальної фізики для інженерно-технічних спеціальностей містить короткий виклад розділів: магнетизм (з елементами електромагнітних коливань і хвиль) (доц. Ковалець М.О.); оптика (з елементами теорії відносностей) (доц. Орленко В.Ф.); квантова механіка, фізика твердого тіла (доц. Никонюк Є.С.); фізика ядра та елементарних часток (доц. Дубчак В.О.). Виклад розрахований на 5–7 оглядових лекцій для студентів-заочників по другій частині курсу загальної фізики і виконання ними з цієї частини курсу двох контрольних робіт. Він побудований у відповідності з робочою програмою цієї частини курсу, дотриманням вимог загальноприйнятих найменувань і позначення фізичних величин та одиниць їх вимірювання у системі SI; нумерація формул і малюнків проведена в межах кожного розділу.

Розділ IV. Магнетизм. Електромагнітні коливання і хвилі.

§ 4.1. Магнітне поле і його характеристики. Дія магнітного поля на контур зі струмом. Магнітний момент контура. Принцип суперпозиції

Більше як 2000 років тому була відкрита властивість магнітної стрілки орієнтуватись вздовж земного меридіана. Кінець стрілки, повернутий на північ, дістав назву північного магнітного полюса, а протилежний – південного. Було також відкрито взаємодію полюсів – притягання різнойменних та відштовхування однойменних.

У 1820 році Ерстед відкрив явище відхилення магнітної стрілки електричним струмом, а Ампер – взаємодію паралельних струмів і висунув гіпотезу про те, що магнітні поля створюються струмами, тобто рухомими електричними зарядами. В магнетизмі всі струми поділяються на макроструми, що зумовлені напрямленим рухом вільних носіїв (електронів, дірок, іонів), і мікроструми, що зумовлені рухом електронів в атомах і молекулах; саме мікроструми створюють магнітні поля постійних магнітів. Отже, магнітне поле – особливий вид матерії, що створюється рухомими електричними зарядами (струмами) і діє на рухомі заряди, провідники зі струмом та постійні магніти.

Досліди показують, що магнітне поле певним чином орієнтує вміщений в нього контур зі струмом, тобто на контур з боку магнітного поля діє момент сили. Цей момент дорівнює нулю в рівноважному положенні контура, а в деякому положенні він – максимальний.

Пробний контур характеризується магнітним моментом

, (4.1)

де І – сила струму в контурі, S – його площа, – одиничний вектор нормалі до площини контура, напрямок якого визначається за правилом свердлика.

Відношення максимального обертового моменту до магнітного моменту контура характеризує магнітне поле в даному місці простору і називається магнітною індукцією:

. (4.2)

Напрямок визначається за напрямком магнітного моменту контура з струмом, який перебуває в рівноважному положенні.

В міжнародній системі СІ магнітна індукція вимірюється в Теслах: .

Відмітимо, що у випадку довільної орієнтації контура відносно поля (мал.4.1), на нього діє обертовий момент

(4.3)

де – кут між та . У векторній формі

(4.4)

Для магнітних полів справедливий принцип суперпозиції: індукція магнітного поля, створеного в певній точці простору кількома струмами, дорівнює векторній сумі індукцій полів, створених в цій точці кожним струмом зокрема,

(4.5)

Як вже відмічалось, в будь-якому середовищі існують мікроструми, зумовлені рухом електронів в атомах (мал.4.2). При відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти мікрострумів, завдяки тепловому руху атомів, орієнтовані хаотично і їх магнітні поля в середньому скомпенсовані. В зовнішньому магнітному полі магнітні моменти атомів орієнтуються вздовж ліній поля; сумарне поле мікрострумів стає відмінним від нуля і додається до поля макроструму. Тому результуюче магнітне поле в середовищі буде відрізнятись від поля макроструму:

, (4.6)