Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И.ПИРОГОВА»
…………………………………………………………………………………………………………
УТВЕРЖДАЮ
Декан медико биологического факультета
_________________
профессор Балякин Ю.В.
«____»_________________20___г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
квантовая физика
Направление подготовки (специальность): 060609 медицинская кибернетика
Форма обучения: oчнaя
Срок освоения ООП: 6 лет
При разработке рабочей программы учебной дисциплины «Квантовая физика» в основу
положены:
1) ФГОС ВПО по направлению подготовки (специальности) медицинская кибернетика,
утвержденный Министерством образования и науки РФ «8» ноября 2010 г., приказ № 1119.
2) Учебный план по специальности медицинская кибернетика, утвержденный Ученым
советом ГБОУ ВПО «РНИМУ им. Н.И.Пирогова»
16 мая 2011 г., Протокол № 10
Рабочая программа учебной дисциплины «Квантовая физика» одобрена на заседании
кафедры экспериментальной и теоретической физики МБФ,
от 29 августа 2011 г. Протокол № 1
Заведующий кафедрой
(Константинова Н.А.)
подпись
Рабочая программа учебной дисциплины «Квантовая физика» одобрена Ученым Советом
медико биологического факультета от 30 августа 2011 г. Протокол № 1
Председатель
Ученого совета факультета
(Балякин Ю.В.)
подпись
Разработчики:
Зав. кафедрой
экспериментальной и
теоретической физики МБФ
Константинова Н.А.
Зав. уч. частью кафедры
экспериментальной и
теоретической физики МБФ
Курек А.К.
Старший преподаватель
кафедры экспериментальной
и теоретической физики МБФ
Истомина Т.Ю.
Рецензент
Профессор кафедры
высшей математики МБФ
Попов В.Я.
2
2. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Цель и задачи освоения дисциплины (модуля)

Цель освоения учебной дисциплины (модуля) «Квантовая физика» состоит в
формировании естественнонаучного мировоззрения, в развитии логического
мышления, интеллектуальных и творческих способностей, в развитии умения
применять знание законов физики для объяснения различных природных явлений,
свойств материи, принципов работы технических приборов и оборудования.
При этом задачами дисциплины являются:
•
•
•
•
•
Изучение..основных фундаментальных физических теорий (классической волновой оптики,
квантовой оптики, квантовой механики, строения атомов и молекул).
Формирование представлений о методах научного познания природы, о современной
физической картине мира, о соотношении между действительностью и ее абстрактной
моделью.
Формирование базовых навыков применения физических законов для решения медикобиологических задач.
Овладение умениями планировать и выполнять эксперимент, обрабатывать результаты
измерений, выдвигать гипотезы и строить абстрактные модели, устанавливать границы их
применимости;
• Овладение навыками работы с различными измерительными приборами и инструментами;
Формирование у студента навыков общения с коллективом.
2.2. Место учебной дисциплины (модуля) в структуре ООП университета
2.2.1.
Учебная
дисциплина
естественнонаучному циклу.
«Квантовая
физика»
относится
к
математическому,
2.2.2. Для изучения данной учебной дисциплины (модуля) необходимы следующие знания, умения
и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами:
- школьный курс физики
Знания: основных понятий волновой оптики (интерференция, дифракция, поляризация,
когерентность), основных законов геометрической оптики, постулатов Бора, явления внешнего
фотоэффекта.
Умения: излагать основные законы оптики и атомной физики, строить изображения предметов в
плоских и сферических зеркалах и тонких линзах, записывать ядерные реакции в символическом
виде
Навыки: решения задач по оптике и атомной физике
- дифференциальное и интегральное исчисление
Знания: основ математического анализа, основ векторной алгебры и аналитической геометрии.
Умения: решать однородные и неоднородные дифференциальные уравнения, брать определенные
и неопределенные интегралы, переходить от одной системы координат к другой, анализировать
функции.
Навыки: интегрирования и дифференцирования функций, операций с комплексными числами и
функциями, построения графиков функций по заданным формулам.
3
- механика
Знания: основных законов механики и электродинамики
Умения: составлять уравнения движения и решать их, использовать метод векторного сложения
амплитуд для анализа результирующего колебания, преобразовывать основные уравнения
электродинамики для разных систем единиц
Навыки: использования статистических методов для обработки экспериментальных результатов
2.3. Требования к результатам освоения учебной дисциплины (модуля)
2.3.1.Перечислить виды профессиональной деятельности, которые лежат в основе
преподавания данной дисциплины:
1. Научно-исследовательская
2.3.2.Изучение данной учебной дисциплины направлено на формирование
обучающихся следующих общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций:
Номер/
№ индекс
п/п компетенции
1. ОК-1
2.
ПК-1
3.
ПК-25
Содержание
компетенции (или ее
части)
способен и готов
анализировать социальнозначимые проблемы и
процессы, использовать
на практике методы
естественнонаучных,
медико-биологических
наук… в различных видах
профессиональной и
социальной деятельности
способен и готов
анализировать результаты
естественнонаучных,
медико-биологических
исследований, …
совершенствовать свои
профессиональные знания
и навыки, осознавая при
этом ответственность
дисциплинарную,
административную,
гражданско-правовую,
уголовную
способен и готов
пользоваться …
оптическими
измерительными
приборами …
В результате изучения учебной
дисциплины обучающиеся должны:
Знать
Уметь
основные
законы
физики.
Физические
явления и
процессы.
Законы
физики
волновых
явлений,
оптики,
атомной
физики.
Физические
основы
функциони
рования
медицинско
й
аппаратуры
.
строить
физически
е модели
изучаемых
явлений,
выбирать
экспериме
нтальные
методы и
электронн
ую
аппаратур
у,
адекватны
е
поставлен
ным
задачам;
Владеть
у
Оценочны
е средства
Тестирован
ие, решение
ситуационн
ых задач,
защита
лабораторн
ых работ
Тестирован
ие, решение
ситуационн
ых задач,
защита
лабораторн
ых работ
Защита
и
выполнение
лабораторн
ых работ
4
3. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
3.1.1. Объем учебной дисциплины (модуля) и виды учебной работы
120
40
43
37
60
32
Семестр
№3
часов
3
117
40
40
37
54
32
28
22
Всего
часов
Вид учебной работы
1
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа студента (СРС) (всего)
В том числе::
Индивидуальные задания по решению задач по
разделам дисциплины
Подготовка к выполнению и защите лабораторных
работ
2
Вид промежуточной
аттестации
зачет (З)
экзамен (Э)
Э
9
ИТОГО: Общая
трудоемкость
часов
зач. ед.
180
5
180
5
3.2.1 Разделы учебной дисциплины и компетенции, которые должны быть освоены при их
изучении
№
п/п
1
1.
№ компе- Наименование раздела
тенции
учебной дисциплины
2
3
ОК-1,
Волновая природа света.
ПК-1,
ПК-25
2.
ОК-1,
ПК-1,
Геометрическая оптика
ПК-25
3.
ОК-1,
ПК-1,
ПК-25
Теория излучения света.
Содержание раздела
в дидактических единицах
4
Уравнение плоской волны. Существование
электромагнитной волны как следствие решения
системы
уравнений
Максвелла.
Свойства
электромагнитной
волны.
Энергия
электромагнитной волны. Интенсивность света.
Основные
законы
геометрической
оптики.
Оптическая сила сферической поверхности,
тонкой линзы, сложной оптической системы.
Правила построения изображений в зеркалах,
линзах,
оптических
системах.
Основные
оптические приборы: лупа, зрительные трубы
кеплеровского и галилеевского типа, микроскоп,
их увеличения.
Колеблющийся
диполь
как
источник
электромагнитных волн. Электромагнитное поле
диполя.
Мощность
излучения
диполя.
5
4.
ОК-1,
ПК-1,
Дисперсия света.
ПК-25
5.
ОК-1,
ПК-1,
Поляризация света.
ПК-25
6.
ОК-1,
ПК-1,
Волновые свойства света
ПК-25
7.
ОК-1,
ПК-1,
8.
ПК-25
ОК-1,
ПК-1,
ПК-25
9.
ОК-1,
ПК-1,
ПК-25
10.
ОК-1,
Спектральный анализ
Естественная ширина спектральной линии и ее
ударное и доплеровское уширение.
Разложение белого света на монохроматические
составляющие при прохождении треугольной
призмы. Нормальная и аномальная дисперсии.
Опыт со скрещенными призмами. Элементарная
электронная теория дисперсии. Формула Коши.
Фазовая и групповая скорости
Закон светопоглощения Бугера. Коэффициент
поглощения. Мнимый показатель преломления.
Различные
виды
поляризованного
света.
Поляризация отраженного света при падении под
углом Брюстера. Стопа Столетова. Амплитудные
коэффициенты Френеля.
Закон Малюса. Вращение плоскости поляризации.
Двуосные и одноосные кристаллы. Обыкновенная
и необыкновенная волны в одноосном кристалле.
Построения Гюйгенса для одноосных кристаллов.
Пластинки в четверть, половину и целую волну.
Получение и анализ поляризованного света.
Поляризационные устройства.
Когерентные
волны,
способы
получения
когерентных волн. Временная и пространственная
когерентность
света.
Характеристика
интерференционных картин: условия максимумов
и
минимумов
интенсивности,
ширина
интерференционной полосы, ее расположение на
экране.
Основные
схемы
получения
интерференционных картин.
Метод зон Френеля и векторных диаграмм в
дифракциях Френеля и Фраунгофера на различных
неоднородностях.
Зонные
пластинки.
Разрешающая способность и угловая дисперсия
дифракционной
решетки.
Разрешающая
способность объектива.
Основные характеристики спектрального прибора.
Критерий Релея. Принцип работы ФЭУ.
Идентификация газов по спектрам излучения.
Квантовая оптика
Тепловое излучение и его законы.
Фотоэффект. Внешний фотоэффект. Основные
закономерности внешнего фотоэффекта. Фотонная
теория распространения света. Опыты Ботэ.
Теория эффекта Комптона, элементарные акты
рассеяния и законы сохранения.
Теория атома Резерфорда- Модели атома Томсона и Резерфорда. Постулаты
Бора.
Спектральные Бора. Правило частот Бора.Спектры атома
серии и уровни энергий водорода по Бору. Серия Бальмера. Серии
водородного атома
Лаймана, Пашена и др. Обобщенная формула
Бальмера. Спектральные термы. Квантование
водородоподобного атома по Бору.
Волновые
Волны Луи-де-Бройля. Формула де-Бройля. Опыты
6
11.
ПК-1,
свойства микрочастиц
ПК-25
ОК-1,
ПК-1,
Основы
механики
ПК-25
ОК-1,
ПК-1,
12.
ПК-25
ОК-1,
ПК-1,
13.
ПК-25
Дзвисона и Джермера.
квантовой Операторы
физических
величин.
Алгебра
операторов. Уравнение на собственные значения и
собственные функции оператора.
Уравнение Шрёдингера и физический смысл его
решений. Отражение и прохождение частиц через
потенциальный барьер. Потенциальный барьер
конечной ширины. Колебания струны. Частица в
потенциальном ящике. Электрон в потенциальной
яме.
Элементы
квантовой Квантовая механика атома водорода. Главное,
физики атомов
орбитальное и магнитное квантовые числа. 1sсостояние и возбужденные состояния электрона в
атоме водорода. Атомы щелочных металлов. Спин
электрона. Спиновое квантовое число. Векторная
модель многоэлектронного атома. Принцип
неразличимости тождественных частиц. Принцип
Паули. Распределение электронов в атоме по
состояниям.
Периодическая система элементов Д. И.
Менделеева
Атом в магнитном поле. Эффекты Зеемана и
Пашена-Бака.
Элементы
квантовой Химическая связь. Строение молекул. Теория
физики молекул
молекулярных орбиталей.
Квантовая теория
молекул. Молекулярная спектроскопия.
3.2.2. Разделы учебной дисциплины (модуля), виды учебной деятельности и формы
контроля
№
п/
семе
№
стра
Наименование раздела
учебной дисциплины
1
1.
2.
3.
4.
2
3
3
3
3
3
Волновая природа света.
Геометрическая оптика
Теория излучения света.
Дисперсия света.
5.
6.
3
3
7.
3
Поляризация света.
Волновые
свойства
света
Спектральный анализ
8.
3
Квантовая оптика
Виды учебной деятельности,
Формы текущего
включая самостоятельную работу
контроля
студентов (в часах)
успеваемости (по
Л
ЛР
ПЗ
СРС всего неделям семестра)
4
5
6
7
8
9
2
3
4
9
2
3
3
5
13
2
3
5
2
5
3
4
14
Кнр. Разделы 2-4,
4 неделя
4
3
4
4
15
6
5
6
4
21
Кнр. Разделы 5-6,
8 неделя
2
4
1
3
10
Тест, Разделы 1-7,
9 неделя
2
5
3
4
14
7
9.
3
10.
3
11.
3
12.
3
13.
3
Теория
атома
Резерфорда-Бора.
Спектральные серии и
уровни
энергий
водородного атома
Волновые
свойства микрочастиц
2
5
2
2
11
Кнр. Разделы 8-9,
13 неделя
2
-
3
4
9
Основы
квантовой
механики
Элементы
квантовой
физики атомов
Элементы
квантовой
физики молекул
4
-
4
6
14
6
4
5
7
22
4
3
3
4
114
Кнр. Раздел 10,
15 неделя
Кл, Разделы 8-10,
16 неделя
Кнр. Раздел 11,
17 неделя
Кнр. Разделы 1213, 19 неделя
Тест, Разделы 8-13,
Кл, Разделы 11-13,
20 неделя
3
6
9
43
60
180
Промежуточный
контроль (экзамен)
ИТОГО:
40
37
3.2.3. Название тем лекций и количество часов по семестрам изучения учебной
дисциплины (модуля)
п/№
Название тем лекций учебной дисциплины (модуля)
Семестр № 3
1
2
3
Волновая природа света.
Геометрическая оптика
2
2
4.
Теория излучения света.
Дисперсия света.
5.
Поляризация света.
4
6.
Волновые свойства света
6
7.
Спектральный анализ
2
8.
Квантовая оптика
2
9.
2
10.
Теория атома Резерфорда-Бора. Спектральные серии и уровни
энергий водородного атома
Волновые свойства микрочастиц
11.
Основы квантовой механики
4
12.
Элементы квантовой физики атомов
6
13.
Элементы квантовой физики молекул
4
Итого
40
1.
2.
3.
2
2
2
8
3.2.4. Название тем практических занятий и количество часов по семестрам изучения
учебной дисциплины (модуля)
п/№
Название тем практических занятий базовой части дисциплины по
ФГОС и формы контроля
Объем по семестрам
1
2
3
№3
1.
Волновая природа света.
3
2.
Геометрическая оптика
3
3.
Теория излучения света.
-
4.
Дисперсия света. Кнр. Разделы 2-4,
3
5.
Поляризация света.
4
6.
Волновые свойства света Кнр. Разделы 5-6,
6
7.
Спектральный анализ Тест, Разделы 1-7
1
8.
Квантовая оптика
3
2
11.
Теория атома Резерфорда-Бора. Спектральные серии и уровни
энергий водородного атома Кнр. Разделы 8-9,
Волновые свойства микрочастиц Кнр. Раздел 10, Кл, Разделы 810,
Основы квантовой механики Кнр. Раздел 11,
12.
Элементы квантовой физики атомов Кнр. Разделы 12-13,
5
13.
Элементы квантовой физики молекул Тест, Разделы 8-13,
Кл, Разделы 11-13,
Промежуточный контроль (экзамен)
3
Итого
43
9.
10.
3
4
3
3.2.4. Лабораторный практикум
п/
№
1
1.
2.
№
Наименование
семест
раздела учебной
ра
дисциплины
2
3
3
Геометрическая
оптика
3
Дисперсия света.
3.
3
4.
3
5.
3
Наименование лабораторных работ
4
Исследование оптических систем и
моделирование оптических приборов
Рефрактометрия жидкостей.
Экспериментальное изучение методов
диспергирования света
Поляризация света.
Получение и анализ поляризованного
света.
Волновые
свойства Интерференция света
света
Дифракция света
Спектральный анализ Регистрация спектров испускания газов
с использованием призменного
спектрографа ИСП-51 с
фотоэлектрической регистрацией.
Изучение метода лазерной доплеровской
Всего часов
5
3
5
3
5
4
9
спектроскопии и его использование для
измерения профиля скоростей в потоке
жидкости.
Измерение температуры накаленного
тела с помощью оптического пирометра.
Исследование закономерностей
фотоэффекта.
Определение постоянной Ридберга.
Опыт Франка и Герца.
6.
3
Квантовая оптика
7.
3
8.
3
9.
3
Теория атома
Резерфорда-Бора.
Спектральные серии и
уровни энергий
водородного атома
Элементы квантовой
Изучение физических основ
физики молекул
инфракрасной абсорбционной
спектроскопии.
Элементы квантовой
Эффект Фарадея.
физики атомов
ИТОГО:
5
5
4
3
37
3.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА
3.3.1. Виды СРС
№
№
Наименование раздела
семест
п/п
учебной дисциплины
ра
1
2
3
1.
3
Волновая природа света.
2.
Геометрическая оптика
3.
4.
Теория излучения света.
Дисперсия света.
5.
Поляризация света
6.
Волновые свойства света
7.
Спектральный анализ
8.
Квантовая оптика
Виды СРС
Всего часов
4
Решение домашних заданий
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторной работы.
Чтение учебников.
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторной работы.
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторной работы.
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторной работы.
Чтение учебников.
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторной работы.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторных работ.
Чтение учебников.
5
4
5
3
4
4
4
3
4
10
Теория атома РезерфордаБора. Спектральные серии
и уровни энергий
водородного атома
Волновые
свойства микрочастиц
Основы квантовой
механики
Элементы квантовой
физики атомов
9.
10.
11.
12.
Элементы квантовой
физики молекул
13.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторных работ.
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторной работы.
Чтение учебников.
Решение домашних заданий
Подготовка к выполнению и к защите
лабораторной работы.
Чтение учебников.
Промежуточный контроль
(экзамен)
ИТОГО часов в семестре:
2
4
6
7
4
6
60
3.4. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ
РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
И
3.4.1. Виды контроля и аттестации, формы оценочных средств
№
п/п
№
семес
тра
Виды
контроля
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
ВК
ТАт
ТАт
ТАт
ТАт
ТАт
ТАт
ТАт
ТАт
ТАт
ТАт
ПрАт
Наименование
(номер) раздела
учебной
дисциплины
4
2-4
5-6
1-7
8-9
10
11
12-13
8-10
11-13
8-13
1-13
Оценочные средства
Количеств Количество
Форма
о вопросов независимых
в задании
вариантов
5
6
7
тест
10
10
КнР
3
15
КнР
3
15
тест
8
10
КнР
2
10
КнР
2
10
КнР
2
10
КнР
2
10
коллоквиум
3
12
коллоквиум
3
12
тест
12
16
экзамен
4
40
3.4.2.Примеры оценочных средств:
Входной контроль (ВК)
(тест)
1. Явление дифракции света происходит
А. Только на малых круглых отверстиях
Б. Только на больших отверстиях
В. Только на узких щелях
Г. На краях любых отверстий и экранов
Ответ: Г
2. Какое из приведённых ниже высказываний правильно
описывает способность атома к излучению и поглощению
11
фотонов?
А. Атом может поглощать и излучать фотоны с любой
частотой
Б. Атом может поглощать фотоны с любой частотой,
излучать фотоны лишь с некоторыми определёнными
частотами
В. Атом может поглощать фотоны лишь с некоторыми
определёнными значениями частоты, излучать фотоны с любой
частотой
Г. Атом может поглощать и излучать фотоны только с
некоторыми определёнными значениями частоты
Ответ: Г
3. Укажите второй продукт ядерной реакции
А. Нейтрон
Б. Электрон
В. Атом гелия
Г. Атом водорода
для текущей успеваемости (Тат)
(контрольные работы)
Ответ: В
Задача 1. Кварцевая пластинка, вырезанная параллельно
оптической оси, помещена между двумя скрещенными
поляризаторами так, что ее оптическая ось составляет угол 450
с плоскостями пропускания поляризаторов. При какой
минимальной толщине пластинки свет с λ1=643 нм будет
проходить через эту систему с максимальной интенсивностью,
а свет с λ2=564 нм будет сильно ослаблен? Разность
показателей преломления ne–no=0,0090.
Ответ: минимальна толщина 0,25 мм
Задача 2. Сферическая поверхность плосковыпуклой линзы
соприкасается со стеклянной пластинкой. Пространство между
линзой и пластинкой заполнено сероуглеродом. Показатели
преломления линзы, сероуглерода и пластинки равны
соответственно n1 = 1,50, n2 = 1,63, n3 = 1,70. Радиус кривизны
сферической поверхности линзы R = 100 см. Определите
радиус пятого темного кольца Ньютона в отраженном свете с λ
= 0,50 мкм.
Ответ: r5 = 1,3 мм.
Задача 3. Зонная пластинка дает изображение источника,
удаленного от нее на 3 м, на расстоянии 2 м. На каком
расстоянии от зонной пластинки получится изображение
источника, если его отодвинуть на бесконечность?
Ответ: 1,2 м.
Задача 1. Белый естественный свет падает на систему из двух
скрещенных поляризаторов, между которыми находится
кварцевая пластинка, вырезанная параллельно оптической оси,
толщиной d = 1,50 мм. Оптическая ось пластинки составляет
угол 450 с плоскостями пропускания поляризаторов.
Прошедший через эту систему свет разложили в спектр.
Сколько темных полос будет наблюдаться в интервале длин
волн 0,48 – 0,70 мкм? Разность показателей преломления
обыкновенного и необыкновенного лучей в этом интервале
длин волн считать n = 0,0090.
12
для текущей успеваемости (Тат)
(текущее тестирование)
Ответ: 9 темных полос.
Задача 2. На пленку толщиной b = 350 нм падает под углом θ
параллельный пучок белого света. Показатель преломления
пленки n = 1,40. В какой цвет будет окрашен отраженный
пленкой свет в случае, если θ равен а) 300 , б) 600?
Ответ: а) красный (λ=610 нм) б) сине-зеленый (λ=513 нм)
Задача 3. Свет с длиной волны  = 535 нм падает нормально на
дифракционную решетку. Найти ее период, если одному из
фраунгоферовых максимумов соответствует угол дифракции
350 и наибольший порядок спектра равен пяти.
Ответ: период решетки 2,8 мкм.
Задача 1. Построить по Гюйгенсу волновые фронты и
направления распространения обыкновенного и
необыкновенно лучей в отрицательном одноосном кристалле,
если свет падает параллельным пучком под углом 700 на
поверхность кристалла, а оптическая ось кристалла лежит в
плоскости падения и составляет угол 900 с поверхностью
кристалла.
Задача 2. Найти минимальную толщину пленки с показателем
преломления n = 1,30, при которой свет с длиной волны λ =
0,640 мкм испытывал бы максимальное отражение, а свет с
длиной волны λ = 0,40 мкм не отражался совсем.
Ответ: минимальная толщина 0,65 мкм
Задача 3. Определить фокусное расстояние зонной пластинки
для света с длиной волны  = 5000 А0, если радиус пятого
кольца этой пластинки равен 1,5 мм. Определить радиус
первого кольца этой пластинки.
Ответ: фокусное расстояние 0,9 м, r1 = 0,67 мм.
Два когерентных источника излучают волны с одинаковыми
начальными фазами. Периоды колебаний 0,2 с, скорость
распространения волны 300 м/с. В точке, для которой разность
хода волн от источников равна 60 м, будет наблюдаться.
А максимум интерференции, т.к. разность хода равна
нечетному числу полуволн
Б. минимум интерференции, т.к. разность хода равна
четному числу полуволн
В. максимум интерференции, т.к. разность хода равна
четному числу полуволн
Г. минимум интерференции, т.к. разность хода равна
нечетному числу полуволн
Ответ: В
Предмет находится от собирающей линзы на расстоянии
большем фокусного расстояния, но меньшем двойного
фокусного расстояния. Изображение предмета –
А. Мнимое и находится между линзой и фокусом.
Б. Действительное и находится между линзой и
фокусом.
В. Действительное и находится между фокусом и
двойным фокусом.
Г. Действительное и находится за двойным фокусом.
Ответ: Г
13
Дифракционная решетка на больший угол отклоняет
А. фиолетовый пучок света
Б. красный пучок света
В. желтый пучок света
Г. зеленый пучок света
Ответ: Б
для текущей успеваемости (Тат)
(контрольные работы)
Задача 1. Найти кинетическую энергию, при которой
дебройлевская длина волны электрона равна его
комптоновской длине волны.
Ответ: Ек = 0,21 МэВ
Задача 2. Средне время жизни атома в возбужденном
состоянии t = 10-8 c. При переходе атома в нормальное
состояние испускается фотон, средняя длина волны которого 
= 500 нм. Определить ширину  и относительную ширину
/ излучаемой спектральной линии, если не происходит
уширения за счет других процессов.
Ответ:  = 0,083 пм, / = 1,66·10-7.
Задача 1. Исходя из определяющей формулы , найти явный вид
m
полиномов Pl для l = 3 и m = 0.
Ответ:
Задача 2. Записать явный вид функции Y3,0.
Ответ:
Задача 3. Построить графики dxy орбитали в координатных
плоскостях (xy), (yz), (xz) и в плоскости  = 450 и 1350.
Задача 4. Найти экстремумы и построить графики функций R3,1
и R32,1  r 2 .
Задача 1. Вычислить следующие коммутаторы для
гамильтониана в потенциальном поле U(x):
а)
б)
Ответ: а)
, б)
Задача 2. Определить среднее значение механической
величины, описываемой оператором , в состоянии
.
Ответ: среднее значение величины
для текущей успеваемости (Тат)
(текущее тестирование)
Сколько пятен на экране получится при проведении опыта по
методу Штерна - Герлаха с атомами в состоянии 2Р 3/2?
А.
1
Б.
2
В.
3
Г.
4
Д
5.
Ответ: Г
14
Чему равна кратность вырождения терма 2D3/2 ?
А.
1
Б.
2
В.
3
Г.
4
Д
5.
Ответ:Г
При исследовании явления фотоэффекта уменьшили длину
волны света и уменьшили интенсивность падающего на
фотокатод света. Как изменится запирающий потенциал Uз и
сила фототока насыщения iн?
А. Uз увеличивается, iн уменьшается
Б. Uз увеличивается, iн увеличивается
В. Uз уменьшается, iн уменьшается
Г. Uз уменьшается, iн увеличивается
Ответ: А.
для текущей успеваемости (Тат) Билет 1.
(коллоквиум)
1. Тепловое излучение. Равновесность теплового излучения.
Закон Кирхгофа. Законы излучения абсолютно черного тела.
2. Решение уравнения Шредингера для простейших случаев.
Прохождение частицы через потенциальную ступеньку.
Случай Е>Uo.
3. Опыт Резерфорда. Классическая теория атома водорода.
Теория Бора, ее недостатки.
Билет 2.
1. Подход Реллея-Джинса к проблеме теплового излучения.
Формула Реллея-Джинса (с выводом). Ультрафиолетовая
катастрофа.
2. Решение уравнения Шредингера для простейших случаев.
Прохождение частицы через потенциальную ступеньку.
Случай Е<Uo.
3. Опыт Франка и Герца.
Билет 3.
1. Гипотеза Планка. Вывод формулы Планка для спектральной
плотности излучения.
2. Решение уравнения Шредингера для простейших случаев.
Прохождение частицы через потенциальный барьер конечной
ширины. Эффект тунеллирования.
3. Гипотеза де-Бройля. Экспериментальные подтверждения
гипотезы де-Бройля. Формула де-Бройля.
для промежуточной аттестации 1. Дифракция Френеля на круглом отверстии и на круглом
(ПрАт) (экзамен)
диске.
2. Опыт Резерфорда. Классическая теория атома водорода.
Теория Бора, ее недостатки.
3. Задача по оптике.
4. Задача по атомной физике.
1. Двуосные и одноосные кристаллы. Оптическая ось кристалла. Главное сечение (главная плоскость кристалла).
Обыкновенная и необыкновенная волна. Их поляризация
2. Фотоэффект. Опыты Милликена. Законы фотоэффекта.
Формула Эйнштейна.
3. Задача по оптике.
15
4. Задача по атомной физике.
1. Простейшие оптические приборы. Лупа, зрительная труба
Кеплера и Галилея, микроскоп, проекционный аппарат,
коллиматор.
2. Гипотеза о спине электрона. Полный механический момент
одноэлектронного атома. Векторная модель одноэлектронного
атома.
3. Задача по оптике.
4. Задача по атомной физике.
3.5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
И
ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
3.5.1. Основная литература
№
п/п
Наименование
Автор
1
1.
2
3
Курс общей физики. И.В.Савельев
Т. 4, Волны. Оптика.
2.
Курс общей физики.
Т. 5, Квантовая
оптика. Атомная
физика. Физика
твердого тела.
Физика атомного
ядра и
элементарных
частиц.
Задачи по общей
физике.
3.
И.В.Савельев
И.Е. Иродов
Год и
место
издания
4
Астрель,
АСТ,
Москва,
2001,
2005, 2008
Астрель,
АСТ,
Москва,
2001,
2005, 2007
2001, СПб,
Количество
экземпляров
в бибна
лиотеке
кафедре
7
8
100
1
100
1
200
3
3.5.2. Дополнительная литература
№
п/п
1
1.
2.
Наименование
2
Оптика
Автор(ы)
3
Ландсберг Г.С.
Описание
Т.Ю.Истомина,
лабораторных
А.К.Курек,
работ. «Оптика», ч.1 К.К.Острейко,
И.В.Сирко,
Год и место
издания
4
М.:
Физматлит,
2003
2010,
Издательство
РГМУ
Количество
экземпляров
в бибна калиотеке
федре
7
8
15
1
10
30
16
3.
Физический
практикум.
«Оптика», ч.2
4.
Атомная физика
5.
Атомная ядерная
физика, т.5
Атомная физика.т.т.
1,2
Физический
практикум.
«Атомная физика»
6.
7.
Т.Ю.Истомина,
А.К.Курек,
К.К.Острейко,
И.В.Сирко,
А.Н.Матвеев
Д.В.Сивухин
Шпольский
Э.В.
А.К.Курек,
Н.А.Матвеева,
К.К.Острейко,
И.В.Сирко,Н.Ф.
Хомякова.
2001, 2010
Издательство
РГМУ
10
40
Высшая
школа, 1989,
М или Лань,
СПб, 2008
Физматлит,
2008, М
Лань, СПб,
2010
2003,
Издательство
РГМУ
50
1
3
1
25
2
10
40
3.6. Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины (модуля)
3.6.1. Аудитории (помещения) для проведения занятий:
Оптика
Лаборатория для практикума по оптике: физические столы оборудованные
электрощитами – 14 шт., стол преподавателя – 1 шт, доска аудиторная – 1 шт.
Учебные аудитории: столы аудиторные – 8-12 шт, стол преподавателя – 1 шт, доска
аудиторная – 1 шт.
Лекционная аудитория: аудиторные парты, доска аудиторная – 2 шт., кафедра – 1 шт.,
стол преподавателя – 1 шт, видеопроектор с ноутбуком (переносной), экран настенный
(переносной).
Атомная физика
Лаборатория для практикума по атомной физике: физические столы оборудованные
электрощитами – 10 шт., стол преподавателя – 1 шт, доска аудиторная – 1 шт.
Учебные аудитории: столы аудиторные – 8-12 шт, стол преподавателя – 1 шт, доска
аудиторная – 1 шт.
Лекционная аудитория: аудиторные парты, доска аудиторная – 2 шт., кафедра – 1 шт.,
стол преподавателя – 1 шт, видеопроектор с ноутбуком (переносной), экран настенный
(переносной).
3.6.2. Оборудование рабочих мест преподавателя и обучающихся:
Видеопроектор, ноутбук, переносной экран. В компьютерах установлены средства:
 MS Office
o Microsoft Excel
o Word,
o PowerPoint
 OpenOffice.org Calc
 Стандартные пакеты обработки данных эксперимента.
3.6.3. Специализированное оборудование:
3. Практикум по оптике.
Лабораторное оборудование для выполнения лабораторных работ (Ртутные лампы,
газоразрядные лазеры, полупроводниковые лазеры, спектрограф ИСП –51, рефрактометр ИРФ –
23, гониометр ГП-5А, поляризаторы, кристаллические пластинки, оптические скамьи, призмы,
17
экраны с отсчетными шкалами, набор по геометрической оптике, персональный компьютер,
совмещенный с лабораторной установкой).
Персональный компьютер для обработки результатов лабораторных работ и показа
компьютерных демонстраций (установлены средства MS Office 2007:Word, Excel, PowerPoint и
др).
Оборудование для проведения физических демонстраций.
4. Практикум по атомной физике.
Лабораторное оборудование для выполнения лабораторных работ (ИК спектрофотометр,
спектрограф ИСП –51, сахариметр СУ-3, ртутные лампы, микровольтметр, оптический пирометр,
источники питания, мультиметры, вольтметры, амперметры, осциллограф, водородная лампа,
монохроматор МУМ)
Персональный компьютер для обработки результатов лабораторных работ и показа
компьютерных демонстраций (установлены средства MS Office 2007:Word, Excel, PowerPoint и
др).
3.6.4. Программное обеспечение учебного процесса:
Применяются стандартные пакеты программ для обсчета полученных результатов, оценки
погрешностей и построения графиков (Excel, MathCAD, Автокад)
Применяется стандартная программа для показа лекций – презентаций (PowerPoint).
Применяется стандартная программа для показа компьютерных демонстраций (Flashplayer).
3.7. Образовательные технологии
Используемые образовательные технологии при изучении данной дисциплины
5 % интерактивных занятий от объема аудиторных занятий
Примеры интерактивных форм и методов проведения занятий:
решение ситуационных задач методом «мозгового штурма»,
компьютерное моделирование
3.8. Разделы учебной дисциплины (модуля) и междисциплинарные связи с
последующими дисциплинами
№
п/п
Наименование
последующих
дисциплин
Разделы данной дисциплины, необходимые для изучения
последующих дисциплин
1
2
1.
Общая
биофизика
2.
Медицинская
электроника
+
3.
Медицинские
биотехнологии
+
4.
5.
Клиническая
лабораторная
диагностика
Общая и
медицинская
радиобиология
1
+
2
+
3
+
4
5
+
+
6
+
7
10
11
12
13
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
8
+
+
+
+
+
9
+
+
18
4. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Обучение складывается из аудиторных занятий (120 час.), включающих лекционный
курс, лабораторные работы практические занятия, и самостоятельной работы (60 час.).
Основное учебное время выделяется на выполнение и защиту лабораторных работ, а также на
практическую работу по освоению теоретического материала и использованию полученных
знаний при решении ситуационных задач (как типовых, так и требующих не стандартного,
творческого подхода).
При изучении учебной дисциплины (модуля) необходимо использовать знания,
полученные в результате освоения программы средней школы, на лекциях по соответствующему
курсу, на практических занятиях по математическому анализу и в результате самостоятельной
работы и освоить практические умения по использованию различной измерительной
аппаратуры, обработке результатов измерений, их анализу; а также стандартные навыки
решения проблемных физических задач, как теоретических, так и практических.
Практические занятия проводятся в виде проблемных тематических семинаров,
лабораторных работ, индивидуальных бесед, в основе которых лежит, как практическое, так и
теоретическое осмысление студентами результатов полученных при выполнении лабораторной
работы и их защита перед преподавателем. На практических занятиях используются наглядные
демонстрации, как в виде физического эксперимента, так и в виде компьютерных моделей
(динамических и статических), а также демонстрации видеофрагментов и анимационных
короткометражных фильмов из электронной библиотеки кафедры (подборка осуществляется из
материалов, находящихся в свободном доступе сети Internet).Также используются наглядные
пособия в виде таблиц и рисунков, входящих в УМК. На практических занятиях решаются
ситуационные задачи в группе и индивидуально, проводятся групповые и индивидуальные
устные опросы, выполняются контрольные работы, проводится тестирование.
В соответствии с требованиями ФГОС-3 ВПО в учебном процессе используются
интерактивные формы проведения занятий (решение ситуационных задач методом «мозгового
штурма», компьютерное моделирование). Удельный вес занятий, проводимых в интерактивной
форме, составляет не менее 5 % от аудиторных занятий.
Самостоятельная работа студентов подразумевает подготовку к практическим,
лабораторным занятиям и занятиям, посвящённым защите лабораторных работ, и включает
чтение учебника, решение домашних заданий, подготовку к выполнению и к защите
лабораторных работ.
Работа с учебной литературой рассматривается как вид учебной работы по дисциплине
«Квантовая физика» и выполняется в пределах часов, отводимых на её изучение (в разделе
СРС).
Каждый обучающийся обеспечен доступом к библиотечным фондам Университета и
кафедры.
По каждому разделу учебной дисциплины разработаны методические рекомендации для
студентов в виде заданий для самостоятельной подготовки к практическим занятиям,
методических указаний по выполнению лабораторных работ, методических указаний по
решению типовых ситуационных задач и методические указания для преподавателей по
проведению практических занятий.
19
Исходный уровень знаний студентов определяется тестированием, текущий контроль
усвоения предмета определяется устным опросом в ходе занятий, при решении типовых
ситуационных задач и ответах на тестовые задания, выполнении контрольных заданий.
В конце изучения учебной дисциплины (модуля) проводится промежуточный контроль
знаний с использованием тестового контроля, проверкой практических умений и решением
ситуационных задач.
20
Лист ежегодного утверждения рабочей программы учебной по дисциплине
«Квантовая физика»
Рабочая программа:
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Зав. кафедрой__________________________________________________
Зав. уч. частью_________________________________________________
Рабочая программа:
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Зав. кафедрой__________________________________________________
Зав. уч. частью_________________________________________________
Рабочая программа:
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Зав. кафедрой__________________________________________________
Зав. уч. частью_________________________________________________
Рабочая программа:
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Зав. кафедрой__________________________________________________
Зав. уч. частью_________________________________________________
Рабочая программа:
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Зав. кафедрой__________________________________________________
Зав. уч. частью_________________________________________________
Рабочая программа:
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Зав. кафедрой__________________________________________________
Зав. уч. частью_________________________________________________
Рабочая программа:
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Зав. кафедрой__________________________________________________
Зав. уч. частью_________________________________________________
21