Физика ответы на вопросы

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Сверхпроводимость - состояние наблюдаемое у некоторых чистых металлов, сплавов и химических соединений при очень низких Т<20 K, происходит фазовый переход второго рода в состояние с R=0.

47.Распpеделение Феpми-Диpака. Энергия Ферми и температура Ферми.

Распределение Ферми-Дирака (действует только для фермионов) -< >=

= (

), где

- число частиц в состоянии i;

- энергия состояния i;

−

(

)+1

- химпотенциал системы (= уровень Ферми), его подбор обеспечивает условие

∑

( ) = ; - число состояний с энергий ; <

> ≤ 2 согласно принципу

Паули. При (

− ) распределение Ферми-Дерака переходит в распределение

Больцмана. Функция Ферми - ( ) =

1

. Для понимания.

(

−

)+1

Свойства функции Ферми:

1)Физический смысл - вероятность заполнения состояния с энергией E.

2)0 < ( ) < 1.

3)( ) = 12- вероятность заполнения уровня с энергиейравна 12.

4) при ( − ) > 3	( ) ≈ (−	−	),

переходит в распределение Больцмана.

5)при ( − ) > 3 ( ) ≈ 1 − (−) → 1

Энергия Ферми и температура Ферми.

48.Распределение Бозе-Эйнштейна. Бозоны.

Распределение Бозе-Эйнштейна

< >= 1/( ( −) − 1

Где μ - химический потенциал,

k - постоянная Больцмана,

T - (абсолютная) температура, i - набор квантовых чисел.

Бозоны - элементарные частицы, атомные ядра, атомы, обладающие нулевым или целым спином (0h, 1h, 2h, ...). Бозоны подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна, согласно которой в квантовой системе в определенном квантовом состоянии (состоянии с определенным набором квантовых чисел) может находиться произвольное число бозонов данного тела. Примеры бозонов: фотон, все мезоны, ядро гелия -4 (4He).

49. Структура нуклонов. Кварки, глюоны.

Добавлено примечание ([62]): распределение электронов в металле по уровням в соответствии с их энергией и наличием на уровне места. Такие процессы возможны только около уровня Ферми, где есть занятые и пустые разрешённые состояния. Электроны с внутренних уровней не могут ускоряться электрическим полем, так как нет свободных состояний, куда они могли бы перейти. Наличие электрического сопротивления связано с тем, что каждый электрон может почти непрерывным образом менять свою энергию. Зазор между соседними уровнями составляет 1020эВ(для кристалла объёмом 1 мм3). Такой спектр связан с тем, что электроны - фермионы (частица с полуцелым значением спина).

Добавлено примечание ([63]): Закон, выражающий распределение частиц по энергетическим состояниям в бозе-газе: при статистическом равновесии и отсутствии взаимодействия среднее число частиц в i - том состоянии с энергией Ei равно

...(формула)

Добавлено примечание ([64]): формула,

описывающая распределение по уровням энергии тождественных частиц с нулевым или целочисленным спином при условии, что взаимодействие частиц в системе слабое и им можно пренебречь (функция распределения идеального квантового газа, подчиняющегося статистике Бозе — Эйнштейна). В случае статистического равновесия среднее число Ni таких частиц в состоянии с энергией Ei(выше температуры вырождения) определяется распределением Бозе

— Эйнштейна

Добавлено примечание ([65]): термодинамическая функция состояния, определяющая изменение внутренней энергии системы при изменении числа частиц в системе, при условии, что все остальные величины от которых зависит внутренняя энергия фиксированы. Химический потенциал необходим для описания свойств открытых систем.

Добавлено примечание ([66]): 1,38*10^(-23)Дж/К

Добавлено примечание ([67]): Нестабильные элементарные частицы, масса которых > массы электронов, но < массы протонов. Мезоны могут быть как нейтральными, так и заряженными. Время существования очень короткое (меньше миллионной доли секунды)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Структура нуклонов

Наиболее популярна кварковая модель их строения.

Согласно ей нуклоны, а также другие частицы, способные к сильным взаимодействиям (адроны) состоят из 6 типов - кварков d,u,s,c,b и t, с зарядами кратными e/3.

= 2 + = + 2

Кварки удерживаются внутри адронов с помощью особых частиц - глюонов. Причем сила притяжения кварков возрастает по мере их

удаления друг от друга. Это приводит к тому, что энергия связи кварков значительно больше их энергии покоя. Поэтому кварки не обнаруживаются в свободном виде.

50.Свеpхпpоводимость. Эффект Мейснеpа. Кpитическая температура и критическое поле, высокотем­пературная сверхпроводимость.

Сверхпроводимость (смотреть вопрос 46).

Эффект Мейснера

полное выталкивание МП из объёма сверхпроводники - идеальные

диамагнетики с = −1 и = 0.

Критическая температура -

температура Фазового Перехода (ФП) при сверхпроводящем состоянии.

Про критическое поле (from Wikipedia): Для сверхпроводников характерно не только отсутствие электрического сопротивления, но также эффект Мейснера, который состоит в выталкивании магнитного поля за пределы сверхпроводника. Для заданной температуры, эффект Мейснера проявляется лишь для полей, меньших, чем

критическое поле сверхпроводника. Поля большие, чем критическое поле,

разрушают сверхпроводимость.

Сверхпроводники второго рода характеризуются двумя критическими полями — первым критическим полем и вторым критическим полем. В диапазоне полей от первого до второго критического, они способны пропускать внутрь себя магнитное поле в виде квантованных вихрей. Однако при величине магнитного поля большей, чем второе критическое поле, сверхпроводники второго рода также переходят в нормальное состояние.

Высокотемпературная сверхпроводимость - в 80-х годах был открыт класс высокотемпературных сверхпроводников с к(критической температурой) до 120 К.

51.Рентгеновские спектры атомов.

Характеристическое рентгеновское излучение

Линейчатая компонента спектр РТ - характеристическое излучение. энергии его линий и их интенсивности зависят от материала антикатода. Это излучение возникает, когда электрон из ускоренного пучка выбивает из атома электрон с внутренней оболочки (например, К-оболочки). В этой оболочке образуется пустое место - дырка, которая заполняется электроном с вышележащей оболочки. При таких преходах излучаются

Добавлено примечание ([68]): Кварк — фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии, но входящая в состав адронов (сильно взаимодействующих частиц, таких как протоны и нейтроны).

Добавлено примечание ([69]): Элементарные частицы, являющиеся причиной взаимодействия кварков, ответственные за соединение протонов и нейтронов в атомном ядре

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

фотона с диксретными энергиями ħ , равными разности энергий электрона на этих оболочках.

Спектральные серии и их энергии

Эти дискретные энергии образуют спектральные серии, подобно спектральным сериям в атоме водорода. Переходы на К- оболочку дают К-серию, на L-

оболочку - L-серию и так далее.

Если учесть, что	≈ −2 , а	≈	−2	, то	≈ 2	3	и далее	≈ 2	8	. В
к			4	К		4	К	9

зависимости от Z, то есть химического элемента, эти энергии составляют от единиц до

100 кэВ.

Разрешённые переходы с внутренних уровней

В поглощении переход → невозможен, так как в L-оболочке нет свободных мест. Так же невозможны: → , → и тому подобное.

Переходы с внутренних оболочек возможныы в состояния с энергией, близкой к энергии свободного электрона.

Энергии таких переходов ħ ≥ 2 2 - это значение

называется краем поглощения - К-краем, L-краем и так далее.

52.Волны Дебройля и уpавнение Шpедингеpа. Волны Дебройля - см 35 вопрос.

Уравнение Шредингера - см 37 - 38 вопросы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

(на всякий случай)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Пока вы готовитесь, мы немного потанцуем

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943