Учебное пособие «Фотон» под редакцией профессора Б. С. Ишханова написано на основе курса лекций Б. С. Ишханова для студентов физического факультета МГУ. Рассматриваются актуальные вопросы образования фотонов и взаимодействия фотонов с веществом. Пособие будет полезно при проведении семинарских занятий и для самостоятельной работы студентов физических
специальностей.

Коллектив авторов:
Н. М. Артемьева, Д. Грибков, К. Гусейнов, К. Замогильный, Б. С. Ишханов, Д. И. Качалова,
А. Короткова, В. С. Кравченко, Е. Н. Лыкова, С. А. Михеев, В. В. Негребецкий, С. З. Пирчхадзе, 
Д. А. Радева, М. В. Симонов.

Москва
2020

Содержание

Б.С. Ишханов. Фотон

1. Рождение фотонов
2. Корпускулярно-волновая природа фотона
3. Источники фотонов
   • Рентгеновские лучи
   • Синхротронное излучение
   • Ондуляторное излучение
   • Переходное излучение
   • Излучение атомов. Вынужденное излучение. Лазеры
   • Гамма-излучение
   • Фотоны высоких энергий Е > 5 МэВ
   • Черенковское излучение
   • Солнце — источник фотонов
   • Релятивистские струи
4. Механизм взаимодействия фотонов
   • е+е^- -аннигиляция
   • Внутренняя конверсия
   • Эффект Доплера
   • Эффект Мессбауэра
5. Взаимодействие фотонов с веществом. Е < 10 МэВ
   • Томсоновское рассеяние гамма-излучения
   • Фотоэффект
   • Эффект Комптона
   • Процесс образования е⁺е^‒-пар фотоном
   • Ядерная резонансная флюоресценция
6. Взаимодействие фотонов с ядрами и нуклонами. Е > 10 МэВ
   • Гигантский дипольный резонанс в атомных ядрах
   • Конфигурационное расщепление ГДР
   • Расщепление ГДР в деформированных ядрах
   • Изоспиновое расщепление ГДР
   • Деление ядер
7. Упругое рассеяние электрона на протоне
   • Неупругое рассеяние электрона на протоне
8. Фотоядерные реакции и астрофизика
   • Обойденные ядра
   • Особенности ядерных реакций в звездах
9. Заключение
   • Принцип относительности Галилея
   • Преобразования Галилея и преобразования Лоренца
   • Постулаты Эйнштейна

Е.Н. Лыкова. Фотоны в медицине

1. Диагностика
   • Рентгеновский аппарат
   • Флюорография
   • Рентгеноскопия
   • Рентгенография
   • Контрастная рентгенография
   • Компьютерная томография
   • Радионуклидная диагностика
   • Гамма-камера.
   • Однофотонная эмиссионная компьютерная томография
2. Терапия
   • Рентгенотерапия.
   • Радионуклидная дистанционная γ-терапия
   • Терапия на медицинских ускорителях электронов.
   • Стереотаксическая лучевая терапия.
   • Гамма-нож
   • Кибер-нож
   • Ядерная медицина
   • Брахитерапия

Д. Грибков. Скорость фотонов в вакууме, в среде

В.В. Негребецкий. Реликтовое излучение

1. Спектр реликтового излучения
2. Красное смещение
3. Горячая Вселенная и эпоха рекомбинации
4. Последнее рассеяние
5. Анизотропия реликтового излучения

К. Гусейнов. Физический вакуум. Эффект Казимира

1. Теория поля и квантовая теория поля
2. Виртуальные частицы
3. Содержимое вакуума
4. Вакуум сильного взаимодействия
5. Эффект Казимира
6. Отталкивающие силы Казимира
7. Заключение

Д.А. Радева. Источники гамма-квантов

1. Введение
2. Источники гамма-квантов
   • Изотопные источники гамма-квантов
   • Гамма-кванты из ядерных реакций
   • Тормозное излучение от электронных ускорителей
3. Методы монохроматизации гамма-излучения
   • Аннигиляция на лету быстрых позитронов
   • Меченые фотоны
   • Квазимонохроматическое излучение фотонов из ориентированных монокристаллов

М.В. Симонов. Эффект Доплера

1. Что такое эффект Доплера
2. Классическое описание
3. Релятивистское описание
4. Экспериментальная проверка эффекта Доплера
5. Проявление и использование эффекта Доплера

С.А. Михеев. Эффект Мессбауэра. Теоретический обзор

1. Испускание и поглощение гамма-квантов свободными ядрами
2. Эффект Мессбауэра
   • Качественное описание
   • История открытия
   • Эйнштейновская модель и вероятность эффекта Мессбауэра
3. Значение эффекта Мессбауэра
4. Мессбауэровская гамма-спектроскопия
5. Методы измерения и модуляции спектров
6. Экспериментальные установки

К. Замогильный. Прикладное применение эффекта Мессбауэра

1. Введение
2. Опыт Паунда и Ребки
3. Сверхтонкая структура
   • Изомерный сдвиг
   • Квадрупольное взаимодействие
   • Магнитная сверхтонкая структура
4. Итоги

А. Короткова. Взаимодействие фотонов с веществом

1. Введение
2. Кривая поглощения
3. Эффект Комптона
4. Томсоновское рассеяние
5. Рэлеевское рассеяние
6. Фотоэффект

Н.М. Артемьева. Взаимодействие фотонов с веществом. Образование пар

1. Суммарное сечение взаимодействия фотонов с веществом
2. Образование электрон-позитронных пар
3. Другие процессы взаимодействия фотонов с веществом

Д.И. Качалова. Фоторасщепление изотопа ¹⁹⁷Au

• Введение
• Методика проведения эксперимента и обработки данных
• Обсуждение результатов
• Заключение

B.C. Кравченко. Конфигурационное расщепление гигантского дипольного резонанса

1. Введение
2. Типы мультипольных резонансов
3. Эксперименты по изучению ГДР
4. Распад ГДР
5. Ширина и структура гигантского резонанса
6. Конфигурационное расщепление гигантского дипольного резонанса

С.3. Пирчхадзе. Вынужденное излучение. Лазеры. Мазеры

1. Введение
2. Принцип работы лазера
3. Типы лазеров
   • Твердотельные лазеры
   • Газовые лазеры
   • Лазеры на красителях
   • Лазеры на парах металлов
   • Лазеры на свободных электронах
4. Мазеры
5. Заключение