Курс лекций «Атомная физика» читается для студентов третьего курса физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова в 5 семестре.

В начале курса внимание уделяется основам физики микромира и невозможности описания явлений в микромире в рамках классической теории. Важное место в курсе занимает изучение основ квантовой механики, вводятся её основные понятия: операторы, волновая функция, уравнение Шредингера, стационарные и нестационарные состояния, излагаются основы квантовомеханической теории возмущений. Рассматриваются такие вопросы как одноэлектронный атом, многоэлектронные атомы, частица в потенциальной яме, частица в центральном поле, операторы рождения и уничтожения, атом водорода. В заключительных лекциях обсуждается взаимодействие квантовой системы с излучением, рентгеновские спектры, атом в поле внешних сил, адиабатическое приближение, молекула водорода. 

Список всех тем лекций

Лекция 1. Корпускулярно-волновой дуализм.
Введение Электромагнитное излучение, корпускулярно-волновой дуализм Опыты по фотоэффекту Равновесное электромагнитное излучение Эффект Комптона Интерференция

Лекция 2. Корпускулярно-волновой дуализм (продолжение).
Корпускулярно-волновой дуализм

Лекция 3. Основные понятия квантовой механики.
Введение Основные положения квантовой механики Операторы известных физических величин Гауссов волновой пакет

Лекция 4. Основные понятия квантовой механики (продолжение).
Скобки Пуассона Коммутатор Соотношение неопределенностей Оператор момента количества движения и проекции момента количества движения Операторы L, Lz в сферической системе координат Оператор Гамильтона Стационарное уравнение Шредингера и волновые функции стационарных состояний СЗ и СФ оператора Гамильтона свободной частицы

Лекция 5. Потенциальная яма и гармонический осциллятор.
Бесконечно глубокая одномерная потенциальная "яма" Задача на СФ (собственные функции) и СЗ (собственные значения) оператора Гамильтона Пример применения модели бесконечно глубокой потенциальной ямы Собственные функции Оператор чётности, его СФ и СЗ Примеры из физики Задача о двух квантовых точках Вырожденные состояния Периодическая задача (много барьеров) Одномерный гармонический осциллятор Осцилляторная теорема СФ и СЗ для оператора Гамильтона для потенциала одномерного гармонического осциллятора Асимптотическое решение Полное решение Среднее значение координаты Что осциллирует в осцилляторе?

Лекция 6. Потенциальный барьер.
Сохранение вещества Де-Бройлевская частица Движение частицы в пространстве с неоднородностями Алгоритм решения задач с потенциальным барьером Коэффициенты отражения и прохождения Случай E Случай с барьером конечной длины Случай с барьером произвольной формы Квазиклассическое приближение (приближение ВКБ) Теорема Эренфеста

Лекция 7. Движение в центрально-симметричном поле.
СФ и СЗ оператора Гамильтона в произвольном центрально-симметричном поле Интегралы движения в центрально-симметричном поле Разделение переменных в задаче о центрально-симметричном поле Исследование угловой части СФ в задаче о центрально-симметричном поле Задача Кеплера

Лекция 8. Атом водорода.
Разложение волновой функции (присоединенные полиномы Лежандра) Анализ радиальной части волновой функции Разбор примера (по радиальной части) Квазиклассическое приближение Квазиклассическое приближение (оператор момента импульса) Квадрат проекции момента импульса Анализ выражения для квадрата проекции момента импульса Радиальная часть волновой функции Суперпозиция состояний для описания динамики электрона вокруг ядра Плотность потока вероятности в водородоподобном атоме Условия для разрешенных квазиклассических траекторий Условие Бора-Зоммерфельда (анализ) Теорема о вириале для водородоподобного атома Спектр атома водорода

Лекция 9. Спин. Спин-орбитальное взаимодействие.
Магнитный момент водородоподобного атома Опыт Штерна-Герлаха (основная идея) Историческая справка (опыта Штерна-Герлаха) Спин электрона Оператор проекции спина на выбранную ось Матрица оператора проекции спина электрона Базисные состояния электрона Среднее значение оператора проекции спина Волновая функция электрона с учетом спина 4-тое квантовое число для водородоподобной системы Операторы проекции спина на оси х и y Полный момент количества движения Полный момент количества движения и его квантовые числа Тонкая структура Теория возмущений

Лекция 10. Спин-орбитальное взаимодействие.
Поправка к кинетической энергии Спин-орбитальное взаимодействие (поправка к потенциальной энергии) Поправка к уровню энергии ("вниз по энергии") Спин-орбитальное взаимодействие Уровни энергии в водородоподобном ионе с учетом поправок Сверхтонкая структура Переход к многоэлектронным системам "Чистые" состояния Описание двухчастичной системы Принцип тождественности частиц Описание двухчастичной системы

Лекция 11. Метод самосогласованного поля.
Описание двухчастичной системы Бозоны, фермионы Волновая функция N невзаимодействующих частиц Принцип Паули Метод самосогласованного поля Конфигурация в атоме Конфигурации основных состояний в щелочных металлах Эффективный потенциал водородоподобного атома Энергия и поправка к уровню энергии в щелочных металлах Схематическое изображение уровней в щелочных металлах Гелиеподобная система Схематичное расщепление уровней энергии в гелиеподобной системе

Лекция 12. Тонкая структура.
Конфигурация Термы Термы Уровни (внутри терма) Тонкая структура Приближение jj-связи Переходы между стационарными состояниями в квантовой системе Дипольное приближение

Лекция 13. Дипольное приближение. Правила отбора.
Дипольное приближение (продолжение предыдущей лекции) Приближение «медленно вращающейся волны» Приближение длительного воздействия Правила отбора Правила отбора для [Н]-иона Формулировка задачи для вероятности перехода в возбужденное состояние в двухуровневой системе Правила отбора в многоэлектронном атоме (в том числе, правило Лапорта) Введение в тему "коэффициенты Эйнштейна"

Лекция 14. Квантовое электромагнитное поле.
Квантовое электромагнитное поле Связь классического электромагнитное поля и квантового Вакуумное электромагнитное поле + немного о коэффициенте Эйнштейна Эффект Казимира (макроскопическое проявление квантовой природы электромагнитное излучения в вакууме)

Лекция 15. Лэмбовский сдвиг. Атом в магнитном поле.
Подведение итогов прошлой лекции Эффект Лэмба-Резерфорда Измерение лэмбовского сдвига Взаимодействие атома с магнитным полем: нормальный эффект Зеемана Взаимодействие атома со слабым и сильным магнитными полями

Лекция 16. Физика молекул.
Эффект Пашена-Бака Электронный парамагнитный резонанс Опыт Штерна-Герлаха Физика молекул Адиабатическое приближение (приближение Борна-Оппенгеймера)