Комментарии к традиционным экзаменационным вопросам
Раздел I. Квантовая оптика
1. Тепловое излучение, его спектральные характеристики.
Этот вопрос следовало бы объединить с двумя последующими. При этом можно добавить (к вопросам 1-3) пункт "Закон Кирхгофа".
2. Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Законы излучения абсолютно черного тела.
Закон Стефана-Больцмана, закон Вина являются частными случаями закона, описываемого формулой Планка. Формула Планка дает исчерпывающее описание равновесного теплового излучения. Поэтому достаточно было бы получать "допланковские" законы, лишь как предельные случаи формулы Планка.
3. Монохроматическая излучательная способность, зависимость
от частоты излучения, объяснение этой зависимости. "Ультрафиолетовая катастрофа". Гипотеза Планка. Формула Планка.Под первой длинной фразой видимо имеется ввиду формула Рэлея-Джинса. Эта формула согласуется с экспериментом лишь при больших длинах волн. Она является частным случаем формулы Планка, согласующейся с экспериментом и дающей исчерпывающее описание равновесного теплового излучения. Так зачем изучать зависимости, описываемые формулой Рэлея-Джинса? Лишь затем, чтобы потом подчеркнуть важность квантовой гипотезы Планка? Странная логика изложения материала. Часов, отведенных на курс общей физики, не хватает даже для фундаментальных разделов, а здесь предлагают углубиться в дебри истории физики.
Теперь о формуле Планка. Выводом этой формулы следует заниматься лишь после изучения квантовой статистики (как минимум, статистики Бозе-Эйнштейна), и следовательно после изучения элементов квантовой механики. Предпочтительней выводить формулу Планка на основе рассмотрения (идеального квантового) фотонного газа. Формула Планка это пример применения квантовой статистики к квантовым системам фотонов.
4. Внешний фотоэффект. Законы Столетова. Уравнение Эйнштейна.
Во-первых, внешний фотоэффект и уравнение Эйнштейна изучаются в средней школе. Стоит ли их еще раз изучать?
Во-вторых, теория внешнего фотоэффекта уже давно является прикладной теорией, а ее изучение не облегчает путь к квантовой механике.
В-третьих, если уж и оставлять упоминание о фотоэффекте, то только как один из пунктов вопроса о современной квантовой теории взаимодействия излучения и вещества.
В-четвертых, основная (фундаментальная и квантовая) составляющая данного экзаменационного вопроса состоит в гипотезе существования квантов электромагнитного поля (гипотеза Эйнштейна). Предлагать отдельный вопрос о внешнем фотоэффекте, законах Столетова и формуле Эйнштейна лишь для того, чтобы сказать, что свет поглощается квантами, видимо не стоит. Лучше в формулировке вопроса основной акцент сделать на фотоне и его свойствах, а фотоэффект оставить как одно из экспериментальных подтверждений теории. Поэтому достаточно добавить несколько фраз в вопрос о "корпускулярных" свойствах света, при описании фотона (вопросы 5-7).
5.
Комптон-эффект, его объяснение.Вопрос об эффекте Комптона следует отнести к вопросу о
"корпускулярных" свойствах света и тем самым объединить 5, 6 и 7 вопросы.6. Корпускулярно-волновой дуализм света. Фотоны.
Данный вопрос как минимум следует объединить с вопросом 5 и 7. Представляется, что термины "корпускулы" уже давно устарел, однако термин "корпускулярный" еще иногда используется. Может лучше говорить о дуализме описания волны и частицы.
Краткое и емкое слово "Фотон" следовало бы, как минимум, расшифровать "Энергия и импульс фотона". Вообще говоря, необходимо упомянуть и о других свойствах фотона. Почему часто игнорируется такое важнейшее понятие, как "Спин фотона"? Можно обсудить поляризацию фотона (именно фотона, а не света). Было бы полезным упомянуть об "Интерференции и
дифракции фотонов".7. Корпускулярно-волновая природа света. Давление.
Что это за такая "природа"? Такого понятия в физике нет, а природоведение изучается лишь в начальной школе. Правильнее говорить не о природе, а о свойствах. Этот вопрос тем самым повторяет предыдущий.
Остается "Давление". Краткое "Давление" следует заметить на "Давление света" или "Давление света с точки зрения квантовой теории". Поэтому о давлении света следовало бы упоминать в вопросе, посвященном энергии и импульсу фотона.
Общие замечания к разделу I.
Квантовая оптика не является вводным разделом в курсе квантовой физике. Квантовая оптика - это, прежде всего, квантовая статистика фотонов. Квантовая оптика является разделом, в котором применяются основные понятия, законы и методы квантовой механики и квантовой статистики. В силу этого раздел, посвященный квантовой оптике, должен быть перенесен после раздела по квантовой статистике.