Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
Октябрь 1567 г.
Беркли, Калифорния
УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ И СТУДЕНТОВ
Книга состоит из девяти глав, каждая из которых разделена на большое число пронумерованных пунктов. Отдельный пункт соответствует определенной идее или определенному шагу в рассуждениях. Уравнения, рисунки и таблицы текста обозначаются номером пункта, в котором они содержатся или к которому относятся. Библиографические ссылки к тексту даны в сносках. Общая библиография указана в конце каждой главы. Таблицы физических величин приведены в приложении. Задачи для индивидуальной работы студента даются в конце глав. Наиболее подготовленные студенты решат большую часть этих задач.
Приведенная библиография относится к оригинальным работам, другим учебникам и популярным обзорам типа тех, которые помещаются в журнале «Scientific American» *). Студент должен иметь в виду, что, ограничившись одними учебниками, он получит искаженную картину состояния физики. Учебник способствует систематическому изучению предмета, но не может в достаточной мере отразить богатство и разнообразие интеллектуальных достижений современной физики. Так, в книге весьма скудно описана экспериментальная часть дела. Чтобы облегчить читателю знакомство с литературой, в текст включены ссылки на оригинальные исследования. Я не надеюсь на то, что студент прочтет большое число этих работ, но если он заинтересуется определенной проблемой, то ему следует пойти в библиотеку и обратиться к оригинальным работам. Он, вероятно, натолкнется и на другие работы, которые тоже привлекут его, и, возможно, такое чтение станет для него привычным. Нет смысла, конечно, читать статьи, для понимания которых заведомо нет нужной подготовки. Существует много работ, особенно экспериментальных, которые вполне доступны студенту, и он должен делать свой выбор именно среди таких работ. Нужные советы можно получить у преподавателя. На этой стадии большую пользу студенту принесут популярные обзоры, которые познакомят его с современными работами в наиболее интересных областях.
Вопросу о единицах в этой книге уделено мало внимания. Преподаватели могут по собственному выбору пользоваться либо системой СИ, либо системой СГС. (Единственным пунктом, где это существенно, является постоянная тонкой структуры.) Константы
*) У нас, например, в сборниках «Над чем думают физики» (М.: Наука, 1962—1977, вып. 1—11).— Прим. ред.
11
приведены в ооеих системах единиц, а экспериментальные результаты - в системе СИ. При изложении теории уравнения часто пишутся в безразмерном виде, где макроскопические единицы вообще не появляются.
Теперь перейдем к содержанию каждой главы, чтобы объяснить ее цель и указать, что в случае необходимости можно сократить. Часть материала в тексте обозначена как «дополнительные темы». Они не требуют от студента больших усилий для усвоения, чем основной текст, но несколько отходят от главной линии книги и поэтому могут быть опущены, причем понимание основного текста не пострадает.
Глава 1 носит вводный характер. В ней дан обзор квантовой физики и рассмотрены некоторые вопросы истории науки. Наиболее важным в этой главе является идея о том, что квантовая физика касается всей физики, а не только «микроскопических» явлений. В программе-минимум большая часть этой главы может быть оставлена для самостоятельного чтения и преподаватель может ограничить свои лекции содержанием п. 27—52, где обсуждается значение постоянной Планка для всей физики. Задачи в конце главы не требуют специальной подготовки и могут быть рассмотрены в пределах программы-минимум.
В главе 2 рассмотрен порядок физических величин в микрофизике. Ее цели — познакомить студента с этими величинами, установить «естественные» комбинации физических констант и получить на основании простых моделей элементарные оценки. Эти цели нам представляются очень важными, и вся глава (вместе с задачами) требует большого внимания. В программе-минимум п. 47—57 могут быть опущены.
Глава 3 посвящена вопросу об уровнях энергии. Однако теоретическое объяснение их существования дано позже, в главе 8. Столь необычный порядок изложения объясняется желанием перенести в конец книги все, что требует некоторого знакомства с дифференциальными уравнениями. В зависимости от степени математической подготовки студента этот порядок можно изменить. В главе 3 даны реальные примеры систем уровней и рассмотрены следствия из факта существования дискретных уровней энергии. Часть этой главы может быть оставлена для самостоятельного чтения. Важным вопросом, который следует подробно обсудить, является связь между временем жизни и шириной уровня (п. 14—26).
В главе 4 рассмотрены волновые и корпускулярные свойства фотона. Представлены наиболее важные экспериментальные факты, и читатель должен научиться рассматривать их с квантовомеханической точки зрения. Эту главу, по-видимому, не следует сокращать.
Глава 5 посвящена волновой природе всех материальных частиц. Студент, прочитавший главы 4 и 5, поймет, что волновые свойства присущи всем частицам, встречающимся в природе, и получит несколько примеров проявления этих свойств. Он поймет также, почему волновые свойства частиц не противоречат макроскопической
