Основи на съвременната физика

Хорариум: 45 часа лекции и 15 семинарни упражнения.

 

1.      Вълнови свойства на частиците.Модел на Бор. Вълни на Дьо Бройл. Принцип на неопределеност.Вълнова функция и вероятност. Стационарни състояния.

2.      Уравнение на Шрьодингер.Частица в потенциална яма. Правоъгълна потенциална яма. Потенциален бариер и тунелен ефект. Приложения на тунелния ефект (тунелен диод, преходи на Джозефсън, тунелен микроскоп). Квантов осцилатор.

3.      Водороден атом.Квантуване на орбиталния момент на импулса. Квантови числа. Вълнови функции за водородния атом. Ефект на Зееман. Правила на отбор.

4.      Спин на електрона.Опит на Щерн-Герлахт. Спиново квантово число. Спин-орбитално взаимодействие. Свръхтънка структура.

5.       Многоелектронни атоми. Приближение на централното поле. Екраниране. Принцип на Паули. Рентгенови спектри – закон на Мозели. Оже ефект и Оже спектроскопия –приложение.

6.      Природа на химичната връзкана молекулите.Потенциална енергия. Ковалентна, йонна и водородна връзка.

7.      Енергетични състояния и спектри на молекулите.Електронни, ротационни и вибрационни енергетични нива на молекулите. Молекулни спектри.

8.      Луминесценция. Видове луминесценция. Механизми на луминесценция. Флуоресценция и фосфоресценция. Хемилуминесценция и биолуминесценция. Луминесцентен анализ.

9.      Ефект на Раман.Нееластично разсейване на светлината. Раманова спектроскопия.

10.  Лазери.Спонтанно и стимулирано излъчване. Инверсна населеност. Принципна схема на лазер. Методи на възбуждане. Схеми на нивата на активните центрове (с три и с четири нива). Хелий-неонов лазер. Молекулни лазери (CO­­­­­2-лазер). Течни и твърдотелни лазери - багрилен лазер, Nd:YAG-лазер. Приложения на лазерите.

11.  Статистически разпределения.Класическо разпределение на Болцман. Бозони и фермиони. Тъждественост на частиците. Квантови разпределения на Бозе-Айнщайн и на Ферми-Дирак.

12.  Свойства на електронния газ в металите.Плътност на състоянията. Ниво на Ферми. Енергия на Ферми. Класически модел на електропроводимостта на металите. Квантов модел на електропроводимостта. Механизми на разсейване на токовите носители. Температурна зависимост на проводимостта.

13.  Свръхпроводимост.Ефект на Майснер. Купърови двойки. Високотемпературна свръхпроводимост. Приложения на свръхпроводимостта.

14.  Трептения на кристалната решетка. Закон на  Дюлонг и Пти.Колективен и квантов характер на трептенията. Температура на Дебай. Закон на Дебай. Фонони.

15.  Енергетични зони в твърдите тела.Зона на проводимост, валентна зона и забранена зона. Метал, диелектрик и полупроводник. Електрони и дупки в полупроводниците. Ефективна маса. Собствена проводимост (температурна зависимост). Донори и акцептори.

16.  Атомно ядро.Магични числа. Модел на ядрените слоеве. Алфа-разпадане – тунелен преход. Бета- и гама-разпадане. Вътрешна конверсия. Ядрена изомерия.

17.  Елементарни частици и космология. Лептони и адрони. Кварки. Фундаментални взаимодействия – стандартен модел. Разширяващата се Вселена – закон на Хъбл, реликтово лъчение. Тъмна материя и тъмна енергия. Големият взрив – планково време, обединяване на взаимодействията, история на Вселената.

 

Забележка.  Курсът е изборен (може да се записва и като факултативен). За студентите от специалността Молекулярна биология е в 4-ти семестър. За студентите от специалността Биотехнологии по програма е в 8-ми семестър, но при желание студентите от тази специалност също могат да го слушат през 4-ия семестър.