ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В КУРСАХ "АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА", "КВАНТОВАЯ ФИЗИКА"
Балясникова В. В.
Чувашский госуниверситет им. , Чувашский госпедуниверситет им. , Кооперативный институт МУПК
Интенсивное развитие фундаментальных и прикладных исследований в ядерной физике и квантовой электронике обуславливает необходимость разработки компьютерного обеспечения курсов атомной и ядерной физики. В новой примерной программе дисциплины "Физика" для технических специальностей [1] расширено изучение раздела 4."Квантовая физика" и предусмотрено выполнение части лабораторных работ на компьютере. Информационные технологии, применяемые авторами с 1995 г., включают разработано программное обеспечение физического практикума [2-4], лекционные демонстрации и задания для самостоятельной работы в дисплейном классе по разделам: волновые свойства частиц и дифракция волн [5], туннельный эффект [4], рассеяние атомных и ядерных частиц в центральном поле [2,4], одночастичные состояния в атомах и атомных ядрах [4,6], коллективные возбуждения в ядрах. Большая часть программ написаны на языке С++ для DOS и Windows, часть для математических пакетов Maple и MathCad. При решении квантовых задач теории столкновений используется модификация квазиклассического приближения [7]. Это дополняет наглядными интерактивными примерами основную учебную литературу и новыми эффективными алгоритмами руководства по моделированию физических явлений [8]-[10]. Публикация текстов программ в методических указаниях по выполнению лабораторных работ [4,6] позволяет ставить перед студентами задачи повышенного уровня сложности по моделированию физических процессов.
На рис показана копия экрана - результат работы ядерного практикума «Оболочечная модель атомного ядра» - нейтронные уровни ядра 144Sm. Алгоритм расчета и ядро программы приведены в [4].
Обработка результатов измерений в атомном и ядерном практикумах при помощи компьютера позволяет резко повысить эффективность учебного процесса и компенсировать ограниченные возможности измерительной аппаратуры. Сложная математическая обработка экспериментальных данных, выполняемая на компьютере, позволяет находить значения квантовых дефектов по спектрам поглощения и излучения натрия, определить форму потенциальной кривой для возбужденного терма молекулы йода, вид энергетической зависимости сечения упругого рассеяния медленных электронов на атомах инертных элементов, распределения электронов по скоростям в тиратронах. Часть лабораторных работ основана на обработке экспериментальных данных. Это позволяет приблизить уровень преподавания к современному уровню фундаментальной науки.
Литература:
1. Примерная программа дисциплины ФИЗИКА. Министерство образования Российской Федерации, ГНИИ "Информатика" (ИНТЕРНЕТ публикация). М. 2000.
2. , Самарин атома и атомных явлений. Лабораторный практикум. Чебоксары, изд-во Чувашского ун-та, 1993. 136 с.
3. Николаев практикум по физике. ч. V. Квантовая физика. Чебоксары: Изд-во ЧувГПИ, 1996. 60 с.
4. , , Филиппов физика. Лабораторный практикум. Чебоксары, изд-во Чувашского ун-та, 1998. 192 с.
5. , Филиппов практикум по теории поля. Чебоксары, изд.-во Чувашского ун-та. 1985.Чебоксары, изд-во Чувашского ун-та,122 с.
6. , , Тягун . РАН, сер. физ., 2001, т.65, N5, с. 751.
7. омпьютерное моделирование в физике. В 2-х т. М., Мир, 1990, т.1, 350 с., т.2, 399 с.
8. Zagrebaev V., Kozhin A. Nuclear Reactions Video. (База знаний в низкоэнергетической ядерной физике). Сообщение ОИЯИ, Дубна, 1999. Е10-99-151.
