ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Ι

Περιγραφή

Το αδιέξοδο στο οποίο οδηγήθηκε η Κλασσική Φυσική, στην προσπάθεια ερµηνείας της ακτινοβολίας του µέλανος σώµατος αλλά και της ατοµικής σταθερότητας, αποτέλεσε για την επιστηµονική κοινότητα της εποχής µια τεράστια πρόκληση. Ήταν πλέον πασιφανές ότι η Κλασσική Φυσική, µπορούσε να ερµηνεύσει θαυµάσια τον µακρόκοσµο (δηλαδή τον «κόσµο που είναι ορατός από εµάς»), αδυνατούσε όµως να ερµηνεύσει τον µικρόκοσµο, τα ατοµικά φάσµατα και να εξηγήσει µε συµπαγή τρόπο τη δοµή της ύλης. Οι εργασίες µεγάλων επιστηµονικών προσωπικοτήτων του εικοστού αιώνα (µεταξύ των οποίων οι W. Pauli, P. Dirac, N. Bohr, W. Heisenberg, E. Schrödinger, A.Einstein, H. Lorentz) οδήγησαν στη θεµελίωση της Κβαντικής Μηχανικής, της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας και γενικά της Σύγχρονης Φυσικής, η οποία ήταν σε θέση να ερµηνεύσει τον µικρόκοσµο. Στις µέρες µας πλέον, η Σύγχρονη Φυσική αποτελεί τον βασικό πυλώνα όπου εδράζονται η Ατοµική και Πυρηνική Φυσική, η Φυσική Στερεάς Κατάστασης, η Μικροηλεκτρονική καθώς και πολλοί σηµαντικοί τοµείς της σύγχρονης Χηµείας και Βιολογίας.

Το βιβλίο που κρατάτε στα χέρια σας αποτελείται από πέντε κεφάλαια και τρία παραρτήµατα.
Κάθε κεφάλαιο περιλαµβάνει δύο κύριες ενότητες:
(α) Συνοπτική θεωρία και εφαρµογές καθώς και ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής.
(β) Συλλογή επιλεγµένων ασκήσεων µε τη λύση τους.
Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το πρόβληµα της ακτινοβολίας του µέλανος σώµατος, η συνθήκη κβάντωσης του Planck και η ριζοσπαστική φωτονική θεωρία του Einstein. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται το φωτοηλεκτρικό φαινόµενο και το φαινόµενο Compton. Στο τρίτο κεφάλαιο εισάγεται ο κυµατικός χαρακτήρας της ύλης και διατυπώνεται η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η έννοια της κυµατοσυνάρτησης και η εξίσωση του Schrödinger.
Τέλος, το πέµπτο κεφάλαιο, πραγµατεύεται την επίλυση της εξίσωσης σε πρότυπα κβαντοµηχανικά συστήµατα: το πηγάδι δυναµικού (απείρου και πεπερασµένου βάθους), τον απλό αρµονικό ταλαντωτή και το φαινόµενο σήραγγος. Στα τρία παραρτήµατα που ακολουθούν αναπτύσσονται πιο εξειδικευµένα θέµατα, όπως η θερµοδυναµική του µέλανος σώµατος, ορισµένα στοιχεία από την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας καθώς και διάφορα προβλήµατα βαθύτερης κατανόησης.
Το βιβλίο αυτό φιλοδοξεί να απευθυνθεί σε ένα πλατύ κοινό:
● στους διδάσκοντες και στους µαθητές της Γ΄ Λυκείου, ειδικά σε εκείνους που στοχεύουν να
ακολουθήσουν τµήµατα Φυσικής και Χηµείας.
● στους φοιτητές Θετικών Επιστηµών και Πολυτεχνικών Σχολών, όπου το αντικείµενο
περιλαµβάνεται στον κύκλο των σπουδών τους.
● στον κάθε αναγνώστη που επιθυµεί να έρθει σε επαφή και µελετήσει τα συναρπαστικά αυτά
κεφάλαια.
Θα ήθελα να ευχαριστήσω:
∆ύο νέα παιδία, τον Μενέλαο Μυρίντζο, φοιτητή του Τµήµατος Φυσικής ΕΚΠΑ και την κόρη µου Ελίζα Λαγανά, φοιτήτρια ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ. Έκαναν πάρα πολλές διορθώσεις και συµπληρώσεις – τους εύχοµαι καλή σταδιοδροµία, πρόοδο και υγεία.
Τους φοιτητές µου που όλα αυτά τα χρόνια µε εµπιστεύτηκαν και µε τις ερωτήσεις και παρατηρήσεις τους µε έκαναν καλύτερο.
Τους συναδέλφους Φυσικούς Γιάννη Μπατσαούρα και Νίκο ∆ιαµαντή που µε τα βιβλία τους για τους µαθητές της Γ Λυκείου άνοιξαν τον δρόµο κάνοντας γνωστό το αντικείµενο στις νεότερες γενιές.
Κλείνοντας, θα ήθελα να ευχαριστήσω τη σύζυγό µου, συνάδελφο Φυσικό Βίκυ Λαγανά, για την πολύτιµη βοήθειά της στην προετοιµασία της έκδοσης, όσο και για τη µοναδική επιµέλεια του κειµένου και των σχηµάτων.
Αθήνα, Οκτώβριος 2023
Εδουάρδος Σ. Λαγανάς