- •1. Закономерности излучения черного тела. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа.
- •2. Энергия и импульс фотона. Формула Планка для спектра излучения черного тела.
- •3. Квантовая теория фотоэффекта. Эффект Комптона.
- •4. Давление света. Опыты, подтверждающие давление света. Корпускулярно-волновой дуализм излучения.
- •5.Свойства волн де Бройля и их статистическая интерпретация. Эффект Рамзауэра. Опыт, подтверждающие волновые свойства микрочастиц.
- •6.Волновой пакет микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •7. Опыты Резерфорда по рассеянию α- частиц. Формула Резерфорда. Модель атома Резерфорда-Бора.
- •8.Закономерности в спектрах атома водорода. Серии Лаймана, Бальмера, Пшена. Комбинационный принцип Ритца
- •9. Дискретность квантовых состояний атома. Постулаты Бора. Опыты Франка-Герца.
- •10. Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Спектральная плотность излучения.
- •11. Принципы работы лазера. Типы лазеров. Свойства лазерного излучения.
- •12. Волновая функция микрочастицы и ее свойства. Стационарное и нестационарное уравнение Шредингера.
- •14.Прохождение микрочастиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект.
- •15. Гармонический осциллятор. Квантово-механическое описание атома водорода.
- •17. Магнитный и механический моменты электронов. Спин. Опыты Штерна и Герлаха.
- •18.Результирующий механический момент многоэлектронного атома. J-j и l-s связь.
- •19. Нормальный и аномальный эффект Зеемана. Фактор Ланде.
- •20. Электронные оболочки атома и их заполнение. Принцип Паули. Правила Хунда.
- •21. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра. Закон Мозли.
- •23. Одномерный кристалл Кронига-Пенни. Понятия о зонной теории. Распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Фермионы и бозоны.
- •25. Сверхпроводимость. Физические свойства сверхпроводников. Теория бкш. Высокотемпературная сверхпроводимость.
- •26. Свойства и характеристика ядер. Нейтрон и протон, их свойства. Энергия связи ядра.
- •27. Свойства и модель ядерных сил. Капельная модель ядра. Формула Вейцзеккера для энергии связи. Оболочечная модель ядра.
- •28.Искусственная и естественная радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада. Активность. Правила смещения.
- •29. Основные закономерности α- распада. Туннельный эффект. Свойства α- излучения.
- •30. Основные закономерности β- распада и его свойства. Нейтрино. Электронный захват.
- •32. Получение трансурановых элементов. Основные закономерности реакций деления ядер.
- •33. Цепная реакция деления. Управляемая цепная реакция. Ядерный реактор.
- •34. Термоядерный синтез. Энергия звезд. Управляемый термоядерный синтез.
- •35. Источники и методы регистрации элементарных частиц. Типы взаимодействий и классы элементарных частиц. Античастицы.
- •36. Законы сохранения при превращениях элементарных частиц. Понятие о кварках.
- •37. Физическое, химическое и биологическое воздействие ионизирующего излучения.
- •38. Дозы ионизирующих излучений и единицы их измерений. Радиационная безопасность.
23. Одномерный кристалл Кронига-Пенни. Понятия о зонной теории. Распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Фермионы и бозоны.
Зонная теория твёрдого тела — квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле. В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий. Распределение Ферми-Дирака: , где f- функция распределения частиц по состояниям, равная среднему числу тождественных невзаимодействующих фермионов, находящихся в состоянии с энергией Е, ЕF – энергия уровня ферми, kБ –постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура. Распределение Бозе-Эйнштейна: , μ – химический потенциал. Фермионы – частицы, состояние которых описывается ассиметричными волновыми функциями (электроны, протоны, нейтроны и др.). Бозоны – частицы, описываемые симметричными волновыми функциями (фотоны, π-мезоны). статистика Бозе — Эйнштейна допускает, чтобы в одном квантовом состоянии могло находиться неограниченное количество одинаковых частиц
24. Расщепление энергетических уровней и образование зон. Различие между металлами, полупроводниками и диэлектриками в зонной теории. 25. Контактные явления в полупроводниках. p-n переход и его применение. Термоэлектрические явления. В случае нескольких атомов, объединенных химической связью (например, в молекуле), электронные орбитали расщепляются в количестве, пропорциональном числу атомов, образуя так называемые молекулярные орбитали. При дальнейшем увеличении системы до макроскопического кристалла (число атомов более 1020), количество орбиталей становится очень большим, а разница энергий электронов, находящихся на соседних орбиталях, соответственно очень маленькой, энергетические уровни расщепляются до практически непрерывных дискретных наборов — энергетических зон. Наивысшая из разрешённых энергетических зон в полупроводниках и диэлектриках, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты электронами, называется валентной зоной, следующая за ней — зоной проводимости. В металлах зоной проводимости называется наивысшая разрешённая зона, в которой находятся электроны при температуре 0 К.Проводники —зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твердому телу разности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы. Диэлектрики — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 3.5 эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят. Полупроводники — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет менее 3.5 эВ. Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому полупроводники слабо пропускают ток.
В полупроводнике p-типа концентрация дырок намного превышает концентрацию электронов. В полупроводнике n-типа концентрация электронов намного превышает концентрацию дырок. Если между двумя такими полупроводниками установить контакт, то возникнет диффузионный ток — носители заряда, хаотично двигаясь, перетекают из той области, где их больше, в ту область, где их меньше. При такой диффузии электроны и дырки переносят с собой заряд. Как следствие, область на границе станет заряженной, и область в полупроводнике p-типа, которая примыкает к границе раздела, получит дополнительный отрицательный заряд, приносимый электронами, а пограничная область в полупроводнике n-типа получит положительный заряд, приносимый дырками. Таким образом, граница раздела будет окружена двумя областями пространственного заряда противоположного знака.Электрическое поле, возникающее вследствие образования областей пространственного заряда, вызывает дрейфовый ток в направлении, противоположном диффузионному току. В конце концов, между диффузионным и дрейфовым токами устанавливается динамическое равновесие, и перетекание зарядов прекращается.