Атомна фізика
Спеціальність: Атомна енергетика
Код дисципліни: 6.143.00.O.009
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: д.ф.-м.н., професор Лукіянець Богдан Антонович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає фориування у здобувачів освіти компетентностей:
Загальні компетентності (ЗК)
ЗК3. Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.
ЗК4. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК5. Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій.
ЗК13. Здатність до аналізу та синтезу.
Фахові компетентності (ФК)
ФК1. Здатність продемонструвати систематичне розуміння ключових аспектів та концепції розвитку галузі атомної енергетики.
ФК3. Здатність застосовувати свої знання і розуміння для визначення, формулювання і вирішення інженерних завдань з використанням методів електричної інженерії та спеціалізованого програмного забезпечення.
ФК10. Здатність використовувати аналітичні та експериментальні методи, а також методи моделювання для вирішення професійних завдань.
Комунікація (КОМ)
КОМ-1 Уміння спілкуватись, включаючи усну та письмову комунікацію українською мовою та однією з іноземних мов (англійською, німецькою, італійською, французькою, іспанською);
КОМ-2 здатність використання різноманітних методів, зокрема інформаційних технологій, для ефективно спілкування на професійному та соціальному рівнях.
Автономія і відповідальність
АіВ-2. Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
Результати навчання: В результаті вивчення дисципліни студенти повинні оволодіти знаннями основних положень,, законів атомної фізики, досягти розуміння явищ і ефектів, що спираються на неї, набути навичок застосування знань до інтерпретації результатів експериментальних досліджень та розв’язування задач.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
Вища математика
Фізика
Ко-реквізити:
Атомні електричні станції
Теорія ядерних реакторів
Короткий зміст навчальної програми: „Атомна фізика” – є основою процесів, що відбуваються в мікросвіті, а . дисципліна, що читається студентам на її основі, покликана дати глибоке розуміння процесів в атомі, молекулі чи твердому тілі. Сама дисципліна є необхідною передумовою до такого, зокрема, спецкурсу як „Теорія ядерних реакторів”. Засвоєння студентами таких дисциплін забезпечить формування фахівців за спеціальністю 143 Атомна енергетика з гнучким мисленням здатних вирішувати не лише вузько специфічні задачі в майбутньому.
Опис: Теплове випромінювання та люмінесценція. Абсолютно чорне тіло. Закони теплового випромінювання “Ультрафіолетова катастрофа”. Гіпотеза Планка. Формула Планка випромінювання абсолютно чорного тіла.
Модель атома Томсона. Дослід Резерфорда. Теоретичний опис результатів розсіювання частики на силовому центрі. Планетарна модель атома.
Постулати Бора. Дослід Франка-Герца.
Спектральні закономірності атома водню. Атом водню за Бором. Борівські орбіти. Стаціонарні стани. Водневоподібні атоми .
Гіпотеза де-Бройля. Хвиля де-Бройля. Дослід Девісона-Джемера як експериментальне підтвердження справедливості гіпотези де-Бройля.. Дуалізм хвиля-частинка. Експериментальне підтвердження корпускулярно-хвильового дуалізму у досліді Комптона.
Рівняння Шредінгера. Стаціонарні розв’язки рівняння Шредінгера. Хвильова функція та її фізичний зміст.
Розв’язки рівняння Шредінгера для прямокутної ями та одномірного гармонічного осцилятора. Розсіяння частинки на потенціальній ямі, розрахунок коефіціентів проходження та відбивання.
Тунельний ефект; приклади тунельного ефекту - ?-розпад ядер, холодна емісія електронів з металу.
Виродження спектру частинки, що рухається у центрально-симетричному полі. Рух квантової зарядженої частинки у зовнішньому магнітному полі, квантовий магнітний момент, електронний магнетон Бора. Нормальний ефект Зеємана.
Дослід Штерна-Герлаха. Відкриття спіна електрона. Спін протона та нейтрона. Власні магнітні моменти частинок. Ядерний магнетон Бора.
Принцип тотожності у квантовій механіці. Зв’язок спіна та статистик; бозони та ферміони. Принцип Паулі для невзаємодіючих ферміонів.
Квантовомеханічний розрахунок спектру атома водню; головне, орбітальне та магнітне квантові числа. Квантовомеханічний зміст борівської орбіти.
Атоми з двома та більше електронами. Поняття самоузгодженого потенціалу. Оболонки та підоболонки. Періодичний закон Менделєєва з точки зору квантової механіки. Спін-орбітальна кулонівська взаємодії у атомі.
Орто- та пара- гелій. Поглинання та випромінювання світла атомами. Спонтанне та індуковане випромінювання світла.
Методи та критерії оцінювання: Діагностика знань студентів здійснюється через усне опитування на практичних заняттях, контактування на лекціях, самостійних роботах.
Критерії оцінювання результатів навчання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок:
Теоретичні питання мають на меті перевірку навичок студентів щодо розуміння тео-ретичного матеріалу. Відповідь по-можливості має бути повною та аргументованою.
• Максимальну кількість балів (мкб) за питання отримує студент, що повністю висвітлив питання;
• 70-90 % від мкб – питання в цілому висвітлене, але є незначні неточності або інші недолі-ки;
• 50-70 % від мкб – відповідь на питання дано не в повному обсязі і/або є суттєві помилки;
• 30-50 % від мкб– зроблена спроба відповісти на питання, але зроблено грубі помилки і/або питання в цілому не висвітлене. Такої ж оцінки заслуговуватиме студент, якщо він робить неправильні висновки на основі логічних припущень, що містять правильні міркування;
• 10-30 % від мкб– зроблена невдала спроба відповісти на питання, лише окремі міркування і /або формули є вірними;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має стосунку до даного питання, всі міркування є помилковими, або цілковито відсутні.
Задачі мають на меті перевірку навичок студентів у практичному розв’язуванні фізичних за-дач. Задачі потрібно розв’язати з максимально можливим поясненням і, якщо в цьому є потре-ба, з рисунком.
• максимальну кількість балів (мкб) отримує студент, що повністю розв’язав задачу;
• 70-90 % від мкб виставляється за розв’язану задачу, в якій є незначні неточності;
• 50-70 % від мкб – при розв’язанні допущено помилку(и), що вплинуло на результат, але підхід до розв’язання був правильним;
• 30-50 % від мкб – зроблена спроба розв’язати задачу, але зроблено грубі помилки і резуль-тат невірний;
• 10-30 % від мкб – зроблена невдала спроба розв’язати задачу і записано одна або кілька правильних формул, що мають відношення до даної задачі;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має відношення до даної задачі, або студент навіть не зробив спроби розв’язати запропоновану задачу.
У підсумку виставляються оцінки за 100-бальною шкалою за наступним принципом:
Відмінно – 88 … 100 балів.
Добре – 71 … 87 балів.
Задовільно – 50 … 70 балів.
Незадовільно – 0 … 49 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Лукіянець Б.А., Понеділок Г.В., Рудавський Ю.К. Основи квантової теорії. Львів, Вид-во ЛП, 2009. - 420 с.
2. Ільчук Г.А., Кушнір О.С., Бовгира О.І., Кашуба А.І. Атомна фізика:збірник задач – Львів: Вид-во Левада, 2021
3. Збірник задач з фізики . ч.3. Львів, ЛПІ. - 1993
4. Методичні розробки та інструкції до лабораторних робіт кафедри фізики ЛП.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).