Атомна і ядерна фізика

Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 6.105.00.O.032
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: докт. фіз.-мат. наук проф. Лукіянець Богдан Антонович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою навчальної дисципліни “Атомна і ядерна фізика”, як однієї з важливих розділів базового курсу загальної фізики, що передує більш ґрунтовному і адекватному описові природи мікрооб’єктів на основі квантово-механічних уявлень, - сформувати фундамент для успішного засвоєння студентом подальших спеціальних курсів і в цілому і таким чином створити передумови для підготовки високоякісного фахівця зі спеціальності „105 Прикладна фізика та наноматеріали”.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає фориування у здобувачів освіти компетентностей: Загальні компетентності (ЗК) ЗК 2. Здатність навчатися, сприймати набуті знання в предметній області та інтегрувати їх із уже наявними; ЗК 4. Здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел; ЗК 5. Набуття гнучкого способу мислення, який дає можливість зрозуміти й розв’язати проблеми та задачі, зберігаючи при цьому критичне відношення до усталених наукових концепцій; ЗК 6. Уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні обґрунтовані рішення; Фахові компетентності (ФК) ФК 3. Здатність використовувати закони та принципи фізики у поєднанні із потрібними математичними інструментами для вирішення задач прикладної фізики та наноматеріалознавства; ФК 4. Здатність формулювати, аналізувати та синтезувати рішення складних непередбачуваних задач і проблем у спеціалізованих сферах професійної діяльності або навчання; ФК 5. Здатність інтегрувати знання з інших дисциплін, застосовувати системний підхід та враховувати нетехнічні аспекти при розв’язанні інженерних задач та проведенні досліджень у галузі прикладної фізики та наноматеріалів. Фахові компетентності професійного спрямування (ФКС) 1.3. Здатність аналізувати властивості наноматеріалів та можливості їхнього застосування для вирішення задач прикладної фізики.
Результати навчання: У результаті вивчення модуля студент повинензасвоїти явища, їх опис, тенденції такої важливої галузі фізики як атомна та ядерна фізика Це створить передумови для успішного засвоєння студентом подальших спеціальних курсів
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Математичний аналіз Електрика і магнетизм Звичайні диференціальні рівняння
Короткий зміст навчальної програми: Будова, енергетичні рівні і спектри атома. Статистичні властивості атомного ядра. Радіоактивність. Джерела та методи реєстрації частинок і гама-квантів через речовину. Ядерні реакції. Поділ атомних ядер. Термоядерний синтез. Деякі питання астрофізики. Елементарні частинки.
Опис: ДОСЛІД РЕЗЕРФОРДА Модель атома за Томсоном. Дослід Резерфорда по розсіянню -частинок. Формула Р Резерфорда. Планетарна модель атома. Протиріччя планетарної моделі висновкам класичної електродинаміки ПОСТУЛАТИ БОРА. Постулати Бора та дослід Франка та Герца як експериментальне їх підтвердження. СЕРІАЛЬНА ЗАЛЕЖНІСТЬ ВИПРОМІНЮВАННЯ АТОМІВ Експериментально виявлені закономірності в спектрах випромінювання атома водню. Серіі Бальмера, Лаймана. Узагальнена серія Бальмера. Комбінаційний принцип Рідберга-Рітца. АТОМ ВОДНЮ ЗА БОРОМ. Стаціонарні дискретні орбіти рівні електрона та енергії на них Боровський радіус. Умови квантування. Недоліки борівської теорії атома водню. Х-промені. Характеристичні промені. Закон Мозлі. СТАТИСТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АТОМНОГО ЯДРА Розміри ядра, його форма, електричні та магнітні властивості; енергія зв’язку ядра, питома енергія зв’язку. МОДЕЛІ ЯДРА. Крапельна модель. Оболонкова модель. РАДІОАКТИВНІСТЬ Стабільні, нестабільні ядра. Закон радіоактивного розпаду;активність розпаду -, - розпади, -випромінювання. Ефект Мессбауера. Радіо вуглецевий аналіз ФІЗИКА -РОЗПАДУ Альфа-розпад як квантово-механічне явище Теорії Гамова та Горні-Кондона. МЕТОДИ ОТРИМАННЯ ПРИСКОРЕНИХ ЧАСТИНОК Прискорювачі (лінійні і, циклічні, синхрофазотрон); LHC. Космічні промені. РЕЄСТРАЦІЇ ЧАСТИНОК І -КВАНТІВ ЧЕРЕЗ РЕЧОВИНУ Детектори частинок, їхні типи (електронні, трекові) та їх характеристики (ефективність, просторове та часове розділення, час неволення чи „мертвий час”). НЕЙТРОНИ Відкриття нейтрона; Нейтрони як об’єкт прискорення. Джерело отримання нейтронів. Унікальні властивості нейтронів. Теплові і холодні нейтрони. Отримання ультрахолодних нейтронів. Нейтронна оптика. Джерела нейтронів та інших нейтральних частинок. ПОДІЛ АТОМНИХ ЯДЕР Дефект маси. Закони збереження в ядерних реакціях. Специфічні закони збереження (збереження баріонного та лептонного чисел). Поділ атомних ядер; ланцюгова реакція; ядерні реактори. ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ СИНТЕЗУ. Термоядерний синтез. Критерій Лоусона. Проблема керованих термоядерних реакцій ЕЛЕМЕНТАРНІ ЧАСТИНКИ елементарні частинки; античастинки; їх класифікація; закони збереження. Гіпотеза кварків. Характеристики кварків. Кваркова модель адронів Єдина теорія взаємодій. „Велике об’єднання”. ДЕЯКІ ПИТАННЯ АСТРОФІЗИКИ джерела енергії зірок; еволюція зірок; ядерна енергетика і екологічні проблеми.
Методи та критерії оцінювання: усне опитування в ході практичних занять, оцінка виконання домашніх практичних завдань, контрольна робота (30%) підсумковий контроль (70 %, контрольний захід - іспит): письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Підсумкове оцінювання знань студентів проводять за результатами поточного контролю та екзаменаційного контролю відповідно з таким розподілом балів (у 100 бальній шкалі).
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: Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика. т. 5, ч.1, 2. М.: Наука, 1989 Савельев И.В. Курс общей физики . т.3. М.: Наука, 1971, 1973, 1977, 1978, 1979, 1982, 1987, 1989 Р.Поль. Оптика и атомная физика. М.: Наука, 1979
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).