5, Закон смещения Вина

Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:

где T — температура в кельвинах, а   — длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.

Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).

Видимый цвет абсолютно чёрных тел с разной температурой представлен на диаграмме.

6, Физический смысл волновой функции

В координатном представлении волновая функция   зависит от координат (или обобщённых координат) системы. Физический смысл приписывается квадрату её модуля  , который интерпретируется как плотность вероятности   (для дискретных спектров — просто вероятность) обнаружить систему в положении, описываемом координатами   в момент времени  :

.

Тогда в заданном квантовом состоянии системы, описываемом волновой функцией  , можно рассчитать вероятность   того, что частица будет обнаружена в любой области пространства конечного объема  :        .

7, из общих положений квантовой механики следует, что проекция момента импульса электрона на выделенное в пространстве направление может иметь только определенные значения, равные

.

(

      Направление в пространстве обычно выделяется внешним полем (например, магнитным или электрическим), в котором находится атом.

8, При наличии в полупроводнике донорной примеси основными носителями заряда являются свободные электроны, а неосновными — дырки; иными словами, концентрация свободных электронов намного превышает концентрацию дырок. Поэтому полупроводники с донорными примесями называются электронными полупроводниками, или полупроводниками n-типа(или просто n-полупроводниками).

10, Двойно́е лучепреломле́ние — эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две составляющие. Впервые обнаружен накристалле исландского шпата. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным (o — ordinary), второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным. Если на толстый кристалл исландского шпата направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу. Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением первичного, а второй отклоняется. Второй из этих лучей получил название необыкновенного (e), а первый — обыкновенного (о). Даже если луч света падает на поверхность кристалла нормально, один из лучей отклоняется (рис.11.2), и если кристалл вращать вокруг направления падающего луча, этот необыкновенный луч вращается тоже. В кристалле исландского шпата есть одно направление, при распространении света вдоль которого оба луча имеют один и тот же показатель преломления (рис.11.3). Это направление – оптическая ось кристалла. Кристалл исландского шпата – одноосный. Существуют кристаллы (двухосные) в которых есть два направления, вдоль которых не происходит двойного лучепреломления. Однако тогда оба луча необыкновенные. Всякая плоскость, проходящая через оптическую ось, называется главным сечением кристалла (обычно рассматривают главное сечение, содержащее рассматриваемый луч). Для экспериментального анализа поляризации света используют поляризаторы. Поэтому кратко рассмотрим их принцип действия. Поляризатор представляет собой устройство для получения линейно поляризованного света. Действие поляризаторов основано на том, что они пропускают световые колебания лишь в определенной плоскости, которая проходит через ось поляризатора.

11, Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения[8]. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»). Таким образом происходит усиление света. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, поляризацию и фазу

Газовыми называются лазеры, в которых активной средой являются газ, смесь нескольких газов или смесь газов с парами металла.

Твердотельные лазеры с оптической накачкой. Лазерный эффект в твердом теле осуществляется благодаря наличию в нем примеси (например, окиси хрома в случае рубина), концентрация которой - единицы процентов. Примеси неодима обеспечивают лазерную генерацию многих твердых структур, из которых чаще используются стекло и алюмоиттриевый гранат (АИГ). Такие лазеры излучают короткие импульсы очень высокой мощности, пиковое значение которой ограничено сверху лишь световым пробоем в активной среде, вызывающим ее повреждение (например, локальное плавление).

Билет 5

1, Гармонически изменяющуюся во времени волну, распространяющуюся, например, в направлении оси z , можно описать в следующем виде: A(t) = A ⋅ cos(ω t − k z + ϕ) 0 где максимальное отклонение колебания относительно равновесного состояния называется амплитудой A0

2, Поэтому две волны на выходе из кристалла приобретают оптическую разность хода  . Если разность хода равна  , то фазовая пластинка называется пластинкой  . Если  , то -  . Подробнее понятие оптической разности хода обсуждается в одном из следующих разделов.

Эта разность хода изменяет разность фаз двух линейно поляризованных волн на величину  .

3, Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла   между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.

где   — интенсивность падающего на поляризатор света,   — интенсивность света, выходящего из поляризатора,   — коэффициент прозрачности поляризатора

4, 1. Энергия фотона

e=hv=  ,(1)

где h=6.6*10^-34 Дж*с - постоянная Планка, =h/2p=1.055*10^-34 Дж*с также постоянная Планка,w=2pv - круговая частота.

Масса фотона определяется исходя из закона о взаимосвязи массы и энергии (Е=mc²)

5, Каждой разрешенной условием квантования электронной орбите соответствует определенный энергетический уровень. Переход с более удаленной от ядра орбиты на более близкую орбиту происходит скачкообразно и сопровождается испусканием кванта излучения.

6, Соотношение неопределенностей имеет вид (в проекциях на координатные оси):

(16)

где  Соотношение неопределенностей определяет допустимый принципиальный предел неточностей координат  x,  y,  z и значений проекций импульсов  p_x,  p_y,  p_z, которые характеризуют состояние микрочастицы. Чем точнее определена координата x (малое значение  x), тем с меньшей точностью возможно охарактеризовать проекцию импульса p_x(большое значение  p_x), и наоборот.