Подробности

Категория: Семестр 4

Опубликовано: 08 апреля 2020

ВОПРОСЫ

для закрепления лекционного материала по курсу физики

IVсеместра 2020года

 

         Лекция 7. Измерение физических величин в квантовой механике.

1. Сформулируйте основные постулаты квантовой механики.
2. Что получается в результате измерения какой-либо квантово-механической величины?
3. С какой вероятностью выпадает при измерении то или иное ее значение?
4. Какие по своим свойствам операторы используются в квантовой механике?
5. Сформулируйте условия возможности одновременного измерения двух квантовомеханических величин.

 

Лекция 8. Квантовая теория атома.

 

1. Опыты Э. Резерфорда по рассеянию -частиц. Планетарная модель атома.
2. Постулаты Н. Бора. Теория Н. Бора атома водорода.
3. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Энергетический спектр и волновые функции электрона в атоме водорода и водородоподобных атомах.
4. Квантовые числа, правила отбора для квантовых чисел.
5. Спин электрона. Кратность вырождения энергетических состояний.

 

Лекция 9. Спонтанное и индуцированное излучение.

 

1. Коэффициенты «А» и «В» Эйнштейна.
2. Активные среды с инверсной заселенностью энергетических уровней.
3. Оптические квантовые генераторы.
4. Условие генерации излучения в лазере. Условие положительной обратной связи.
5. Характеристики лазерного излучения.

 

 

Лекция 10. Квантовые системы из одинаковых частиц.

 

1. Принцип тождественности одинаковых частиц в квантовой механике.
2. Симметричные и антисимметричные волновые функции тождест-венных микрочастиц. Бозе- и ферми-частицы. Роль спина в поведении системы микрочастиц.
3. Принцип Паули. Его значение в объяснении Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
4. Бозе-конденсация в системе бозе-частиц. Сверхтекучесть жидкого гелия и сверхпроводимость металлов.
5. Описание Бардиным, Купером и Шриффером явления сверх-проводимости. Куперовские пары.

 

Лекция 11. Квантовые статистические распределения.

 

1. Распределение частиц по энергии в классической и квантовой   механике.
2. Распределение Бозе-Эйнштейна. Случаи постоянного и переменного числа частиц.
3. Распределение Ферми-Дирака. Функция распределения частиц по энергиям. Энергия Ферми, импульс Ферми, скорость Ферми.
4. Электронный газ в металлах. Какие опыты доказывают существование почти свободных электронов в металлах?
5. Вырожденный электронный газ, температура вырождения.

 

Тема «Эмиссия электронов из металла».

 

1. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия.
2. Формула Ричардсона и формула Ричардсона-Дэшмана.
3. Эффект Шоттки.
4. Холодная (автоэлектронная, полевая) эмиссия.
5. Современные достижения в эмиссии электронов с использованием нанотехнологий. Катоды с углеродными нанотрубками.

 

Лекция 12. Зонная теория твердых тел.

 

1. Образование энергетических зон для электронов в кристалле.
2. Что такое валентная зона?
3. Зонная структура в металлах, полупроводниках и диэлектриках.
4. Узкозонные и широкозонные полупроводники.
5. Зависимость от температуры проводимости металлов и проводимости полупроводников.

 

Тема «Энергетический спектр электронов в кристалле».

 

1. Приближение сильной и слабой связи. Модель почти свободных электронов.
2. Модель Кронига-Пенни.
3. Динамика электронов в кристаллической решетке. Эффективная масса электрона.

 

Лекция 13. Собственная и примесная проводимость полупро-водников.

 

1. Собственная проводимость полупроводников. Носители тока в соб-ственных полупроводниках. Электроны и дырки.
2. Положение уровня Ферми в собственном полупроводнике.
3. Зависимость собственной проводимости полупроводников от их температуры.
4. Примесная проводимость полупроводников. Донорные и акцепторные примеси. Полупроводники p- и n-типа.
5. Зависимость примесной проводимости полупроводников от их температуры.
6. Фотопроводимость полупроводников. Красная граница фотопро-водимости.
7. Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение.

 

Лекция 14. Контактные явления в полупроводниках.

 

1. Переходы и контакты в твердых телах. P-n– переход, способы его практического получения.
2. Распределение электронов и дырок в p-n– переходе. Контактная разность потенциалов.
3. Зонная картина  p-n– перехода.
4. Ток основных и неосновных носителей через p-n– переход.
5. Вольт-амперная характеристика  p-n– перехода.
6. Выпрямляющие свойства p-n– перехода.

Лекция 15. Структура атомного ядра.

 

1. Опыты Э. Резерфорда по рассеиванию -частиц. Протоны и нейтроны.
2. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи, спин и магнитный момент.
3. Ядерные силы. Их свойства и обменный характер.
4. Деление тяжелых ядер и цепные реакции.
5. Термоядерный синтез.

 

Лекция 16. Радиоактивность.

 

1. Дайте определение явлению радиоактивности.
2. Закон радиоактивного распада. Активность. Естественная и искус-ственная радиоактивность.
3. Виды радиоактивных превращений: - и - распады.
4. Спонтанное деление тяжелых ядер.
5. Эффект Мессбауэра.

 

Лекция 17. Элементарные частицы.

 

1. Уровни строения материи: от элементарных частиц до мегамира.
2. Виды взаимодействий элементарных частиц.
3. Основные свойства элементарных частиц.
4. Классификация элементарных частиц: лептоны, адроны, мезоны, барионы.
5. Кварковая модель адронов. Квантовая хромодинамика.

 

Тема «Взаимодействие ядерных излучений с веществом».

 

1. Детектирование различных излучений.
2. Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Ионизационные потери. Радиационное торможение.
3. Взаимодействие нейтронов с веществом.
4. Детекторы ядерных излучений.
5. Понятие о дозиметрии и защите.

 

Лекция 18 (резервная). Квантовые объекты нанотехнологий.

 

1. Три научно-технических революции в истории человечества: индустриальная, информационная, нанотехнологическая.
2. Объекты нанотехнологий: квантовые ямы, квантовые нити, квантовые точки. Их структура, свойства и перспективы практического применения.
3. Современные приборы нанотехнологий: сканирующий туннельный микроскоп, атомно-силовой микроскоп, оптический микроскоп ближнего поля. Принцип работы и разрешающая способность.