Квантовая теория твёрдых тел.

101.  Что называют энергетической зоной? Какие энергетические зоны свойственны твёрдым телам (металлам, полупроводникам, диэлектрикам)?

102.   B чём состоит принципиальное различие полупроводников и проводников по наличию в них свободных электронов и свойствам их проводимости?

103.  В чём заключается различие валентной зоны полупроводника и зоны проводимости металла?

104.  Что происходит при возбуждении электронов полупроводника. Могут ли они покидать валентную зону? Какая квазичастица возникает в валентной зоне после ухода оттуда электрона?

105.   Одинакова ли зависимость параметра удельной проводимости σ для металлов и полупроводников от абсолютной температуры T? В каком случае она носит экспоненциальный характер, а в каком просто обратно пропорциональна этой температуре?

106.  Удельное сопротивление проводника изменяется по-разному согласно классической и квантовой теориям, и следует соотношениям ρ Τ или ρ . Идентифицируйте эти зависимости. Какая из них удовлетворяет эксперименту и является выводом квантовой теории?

107.   Как изменится собственная проводимость гипотетического полупроводника, если ширина запрещённой зоны ΔE_g будет увеличена?

108.  Что называют эффективной массой т* для электрона, дырки? Чем обус­ловлена необходимость её введения?

109.   Как по отношению к результирующей силе движется заряженная частица с отрицательной эффективной массой в силовом поле кристалла?

110.   В какой зоне и как расположены донорные и акцепторные уровни в примесных полупроводниках?

111.   В середине какой энергетической зоны расположен химический потенциал для собственного полупроводника?

 

 

ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ТЕСТИРОВАНИЮ

Колебания:

1.Закрытая форма:

ТЗ№1 (Норма трудности 1).

Решением дифференциального уравнения гармонических колебаний

 не является функция

		A)
		*B)
		C)
		D)

2.Открытая форма:

ТЗ №2 (Норма трудности 2).

На рисунке изображен физический маятник (диск, закрепленный на невесомом стержне длиной L=R), который проходит положение равновесия с угловой скоростью w = 1 рад/с и кинетической энергией Е_к = 9 Дж. Момент инерции маятника относительно центра масс равен … кг × м ².

Ответ: 2

Волны:

1.Закрытая форма:

ТЗ№1 (Норма трудности 1).

Если волновая функция некоторого возмущения среды имеет вид  , то она описывает

А) стационарную плоскую волну, бегущую влево (в сторону отрицательных значений Х);

В) любую плоскую волну, бегущую вправо;

С) стационарную волну, бегущую вправо, с произвольным распределением возмущения среды в плоскости YZ;

D ) стационарную волну, бегущую вправо, с одинаковым в плоскости YZ возмущением среды.

 

2.Открытая форма:

ТЗ№2 (Норма трудности 2).

Cоставьте (динамическое) дифференциальное уравнение

для плоской векторной волны F, распространяющейся вдоль оси X,

по шаблону:

aF= cbF

где

- фазовая скорость групповая скорость.

Ответ: a2F=c1b4F

Квантовая физика:

1. Закрытая форма:

ТЗ№1 (Норма трудности 1).

Условие “частот излучения Бора” для атомов при переходах из состояния i в состояние f имеет вид:

*А)          В)      С) D)

2.Открытая форма:

ТЗ№2 (Норма трудности 2).

Микрочастица массой m и зарядом q ускорена разностью потенциалов U. Приведите формулу для длины волны де Бройля, используя шаблон:

Ответ:

 

Статистическая физика:

1.Закрытая форма:

ТЗ№1 (Норма трудности 1).

Функция распределения Ферми-Дирака по состояниям имеет вид …

 

*А) ;      В) ;      С) ;      D) .

2.Открытая форма:

ТЗ№2 (Норма трудности 2).

Значения функций распределения по проекции скорости при , равной наиболее 

вероятной , для газов с молярными массами и соответственно равны:  ; . С учетом T=const отношение

      (*Ответ: 9) 

 

СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ

 

1. Основные физические постоянные (округленные значения)

Физическая постоянная	Обозначения	Числовые значения
Ускорение свободного падения Гравитационная постоянная Число Авогадро Универсальная газовая постоянная Постоянная Больцмана Заряд электрона Скорость света в вакууме Постоянная закона Стефана-Больцмана Постоянная закона смещения Вина Постоянная формулы Вина Постоянная Планка Постоянная Планка, деленная на Постоянная Ридберга (для атома водорода) Радиус первой боровской орбиты Комптоновская длина волны электрона Магнетон Бора Энергия ионизации атома водорода Атомная единица массы   Коэффициент пропорциональности между энергией и массой

 

2. Плотность твердых тел

Твердое тело	Плотность,	Твердое тело	Плотность,
Алюминий Барий Ванадий Висмут Железо Литий		Медь Никель Свинец Серебро Цезий Цинк

 

3. Плотность жидкостей

Жидкость	Плотность,	Жидкость	Плотность,
Вода (при ) Глицерин		Ртуть Спирт Сероуглерод

 

 

4. Плотность газов

Газ	Плотность,	Газ	Плотность,
Водород Воздух		Гелий Кислород

 

5. Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей

Жидкость	Коэффициент,	Жидкость	Коэффициент,
Вода Мыльная вода		Ртуть Спирт

 

6. Эффективный диаметр молекулы

Газ	Диаметр, м	Газ	Диаметр, м
Азот Водород		Гелий Кислород

 

 

7. Диэлектрическая проницаемость

Вещество	Проницаемость	Вещество	Проницаемость
Парафин Стекло	2,0 7,0	Вода Масло трансформаторное	81 2,2

 

8. Удельное сопротивление металлов

Металл	Удельное сопр-е,	Металл	Удельное сопр-е,
Железо Нихром		Медь Серебро

 

9. Энергия ионизации

Вещество	Дж	эВ
Водород Гелий Ртуть Литий

 

10. Подвижность ионов в газах,

Газ	Положительные ионы	Отрицательные ионы
Азот Водород Воздух

 

 

11. Показатель преломления

Вещество	Показатель
Вода Глицерин Стекло Алмаз	1,33 1,47 1,5 2,42

 

12. Работа выхода электронов

Металл	Дж	эВ
Калий Литий Платина Рубидий Серебро Цезий Цинк		2,2 2,3 6,3 2,1 4,7 2,0 4,0

 

 

13. Относительные атомные массы (атомные веса) А и порядковые номера Z некоторых элементов

Элемент	Химический символ	A	Z
Азот Алюминий Аргон Водород Вольфрам Гелий Железо Золото Калий Кальций Кислород Магний Марганец Медь Молибден Натрий Неон Никель Олово Платина Ртуть Сера Серебро Уран Углерод Хлор	N Al Ar H W He Fe Au K Ca O Mg Mn Cu Mo Na Ne Ni Sn Pt Hg S Ag U C Cl	14 27 40 1 184 4 56 197 39 40 16 24 55 64 96 23 20 59 119 195 201 32 108 238 12 35	7 13 18 1 74 2 26 79 19 20 8 12 25 29 42 11 10 28 50 78 80 16 47 92 6 17

 

 

14. Массы атомов легких изотопов

Изотоп	Символ	Масса (а.е.м.)
Водород		1,00483 2,01410 3,01605
Гелий		3,01603 4,00260
Литий		6,01513 7,01601
Бериллий		7,01693 9,01219
Бор		10,01294 11,00930
Углерод		12,00000 13,00335 14,00324
Азот		14,00307
Кислород		15,99491 16,99913

 

15. Масса и энергия покоя некоторых частиц

Частица
	кг	а.е.м.	Дж	МэВ
Электрон Протон Нейтрон Дейтрон -частица Нейтральный -мезон		0,00055 1,00728 1,00867 2,00867 4,00149   0,144498		0,511 938 939 1876 3733   135

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.........................................3

Общие методические указания...................... 3

Содержание теоретического курса................... 8

Колебания и волны.. …………...................... 8

Элементы квантовой и статистической физики....  ..  .. 9

Список литературы...........................  .... 11

Примеры решения задач. Колебания и волны.......... 12

Примеры решения задач. Элементы квантовой и

статистической физики............................. 50

Контрольная работа №2.............................70

Вопросы для подготовки к экзамену.................  77

Примеры тестовых заданий для подготовки к

тестированию....................................   94

Справочные таблицы.............................  . 98

Содержание....................................... 104