Файл: контрольная работа.pdf

серии характеристического рентгеновского излучения составляет 5,55.1018 Гц. Ответ: 42, молибден.

8.36.Определить порядковый номер элемента в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева, если длина волны λ линии

К2 характеристического рентгеновского излучения составляет 72 пм. Ответ: 42, молибден.

8.37.Определить длину волны самой длинноволновой линии К- серии характеристического рентгеновского спектра, если анод рентгеновской трубки изготовлен из платины. Постоянную экранирования принять равной единице. Ответ: 20,4 пм.

8.38.Определить постоянную экранирования b для L-серии рентгеновского излучения, если при переходе электрона в атоме вольфрама с М-оболочки на L-оболочку длина волны λ испущенного фотона составляет 140 пм. Ответ: 5,63.

8.39.В атоме вольфрама электрон перешел с М-оболочки на L- оболочку. Принимая постоянную экранирования b = 5,63, определить энергию испущенного фотона. Ответ: 8,88 кэВ.

8.40.Известно, что в спектре комбинационного рассеяния помимо несмещенной спектральной линии возникают стоксовы (или красные) и антистоксовы (или фиолетовые) спутники. Объяснить механизм их возникновения и их свойства.

8.41.Объяснить механизм возникновения, свойства и особенности вынужденного (индуцированного) излучения.

8.42.Объяснить, почему для создания состояний с инверсией населенностей необходима накачка.

8.43.Объяснить, почему активные среды, используемые в оптических квантовых генераторах, рассматриваются в качестве сред с отрицательным коэффициентом поглощения.

8.44.Объяснить, какие три компонента обязательно содержит оптический квантовый генератор (лазер) и каковы их назначения.

8.45.Перечислить и прокомментировать основные свойства лазерного излучения.

9.Элементы физики твердого тела

9.1.Объяснить различие энергетических состояний электронов в кристалле и в изолированном атоме.

40

9.2. Объяснить образование зонного энергетического спектра в кристалле, показав, что этот эффект – квантово-механический и вытекает из соотношения неопределенностей Гейзенберга.

9.3.Объяснить, как изменится энергетический спектр валентных электронов, если число образующих кристалл атомов увеличить в 3 раза.

9.4.Объяснить различие в электрических свойствах металлов, диэлектриков и полупроводников с точки зрения зонной теории твердого тела.

9.5.Объяснить различие между диэлектриками и полупроводниками с точки зрения зонной теории твердого тела.

9.6.Объяснить различие между металлами и диэлектриками с точки зрения зонной теории твердого тела.

9.7.Объяснить механизм дырочной проводимости собственных полупроводников.

9.8.Объяснить электрические свойства полупроводников с точки зрения зонной теории твердого тела. Как меняется с температурой сопротивление полупроводника – увеличивается или уменьшается? Почему?

9.9.Доказать, что уровень Ферми в собственном полупроводнике действительно расположен в середине запрещенной зоны.

9.10.Германиевый образец нагревают от 0 до 17 °С. Принимая ширину запрещенной зоны кремния ∆E = 0,72 эВ, определить, во сколько раз возрастет его удельная проводимость. Ответ: В 2,45 раза.

9.11.Нарисовать зонные схемы полупроводников n-типа и р-типа и объяснить механизм их проводимости.

9.12.В чистый германий введена небольшая примесь мышьяка.

Пользуясь Периодической системой элементов Д.И. Менделеева, определить и объяснить тип проводимости примесного германия.

9.13.В чистый кремний введена небольшая примесь бора. Пользуясь Периодической системой элементов Д.И. Менделеева, определить и объяснить тип проводимости примесного кремния.

9.14.Объяснить и нарисовать на зонной схеме положение уровня Ферми для электронного и дырочного полупроводников при 1) 0 К, 2) повышении температуры.

41

9.15. Пользуясь Периодической системой элементов Д.И. Менделеева, объяснить, какой проводимостью будет обладать германий, если в него ввести небольшую примесь: 1) алюминия; 2) фосфора.

9.16.Объяснить с помощью зонной теории механизмы собственной и примесной фотопроводимости.

9.17.Используя зонную схему, объяснить механизм физических процессов, происходящих в р-n-переходе.

9.18.Какое направление (и почему) в p-n-переходе является для тока пропускным, если: 1) внешнее и контактное поля противоположны по направлению; 2) внешнее и контактное поля по направлению совпадают?

9.19.Объяснить, в каком направлении не могут проходить через запирающий слой контакта полупроводников, n- и р- типа: 1) свободные электроны; 2) дырки.

9.20.Объяснить механизм односторонней (вентильной) проводимости p-n-перехода.

9.21.Объяснить принцип устройства и действия полупроводникового триода (транзистора). Сравнить работу транзистора и лампового триода.

42

10.Элементы физики атомного ядра

10.1.Определить массу нейтрального атома хрома 5224 Cr . Ответ: 8,64.10-26 кг.

10.2.Объяснить отличие изотопов и изобаров.

10.3. Определить, какую часть массы нейтрального атома 126 C

(m = 19,9272.10-27 кг) составляет масса его электронной оболочки. Ответ: 2,74.10-4.

10.4.Определить число протонов и нейтронов, входящих в состав ядер трех изотопов бора: 1)95 B; 2)105 B ; 3)115 B .

10.5.Определить число протонов и нейтронов, входящих в состав ядер трех изотопов кислорода: 1)168 O; 2) 178 O ; 3) 188 O.

10.6.Определить, пользуясь таблицей Менделеева, число нейтронов и протонов в атомах платины и урана.

10.7.Определить зарядовые числа ядер, массовые числа и символы ядер, которые получатся, если в ядрах, , нейтроны заменить протонами, а протоны – нейтронами.

10.8.Определить плотность ядерного вещества, выражаемую числом нуклонов в 1 см3, если в ядре с массовым числом А все нуклоны

плотно упакованы в пределах его радиуса. Ответ:

N= 3/(4πRd3) = 8,7.1037 см-3.

10.9.Объяснить, почему плотность ядерного вещества примерно одинакова для всех ядер.

10.10.Определить, что больше – масса атомного ядра или масса свободных нуклонов (протонов и нейтронов), входящих в его состав.

10.11.Определить, какая энергия в электрон-вольтах соответствует дефекту массы ∆m = 3·10-20 мг. Ответ: 16,9 ГэВ.

10.12.Определить энергию связи ядра атома гелия 42 He. Масса

нейтрального атома гелия равна 6,6467.10-27 кг. Ответ: 28,4 МэВ.

10.13. Определить удельную энергию связи δЕСВ (энергию связи,

отнесенную к одному нуклону) для ядер: 1) 42 He ; 2) 126 C .

Массы нейтральных атомов гелия и углерода соответственно равны 6,6467.10-27 и 19,9272.10-27 кг. Ответ: 1) 7,1 МэВ/нуклон; 2) 7,7 МэВ/нуклон.

43

10.14. Используя данные задачи 10.13, определить, какая необходима энергия, чтобы разделить ядро 126 C на три альфачастицы. Ответ: 7,26 МэВ.

10.15. Определить массу изотопа 157 N , если изменение массы при

образовании ядра 157 N составляет 0,2508.10-27 кг. Ответ: 2,4909.10-26 кг.

10.16. При отрыве нейтрона от ядра гелия 42 He образуется ядро 23 He . Определить энергию, которую необходимо для этого затратить. Массы нейтральных атомов 42 He и 23 He соответственно равны

6,6467·40-27 и 5,0084·10-27 кг. Ответ: 20,64 МэВ.

10.17. Энергия связи EСВ ядра, состоящего из трех протонов и четырех нейтронов, равна 39,3 МэВ. Определить массу m

нейтрального атома, обладающего этим ядром. Ответ: 1,165.10-26 кг.

10.18. Определить, какую долю кинетической энергии теряет нейтрон при упругом столкновении с покоящимся ядром

углерода 126 C , если после столкновения частицы движутся

вдоль одной прямой. Массу нейтрального атома углерода принять равной 19,9272·10-27 кг. Ответ: 0,286.

10.19.Определить число нуклонов, которые могут находиться в ядре на наинизшем квантовом уровне. Ответ: 4.

10.20.Определить, во сколько раз магнетон Бора (единица магнитного момента электрона) больше ядерного магнетона (единица магнитного момента ядра). Ответ: В 1835 раз.

10.21.Охарактеризовать свойства и особенности сил, действующих между составляющими ядро нуклонами.

10.22.Объяснить принципы построения ядерной и оболочечной моделей ядра.

10.23.Объяснить, почему радиоактивные свойства элементов обусловлены только структурой их ядер.

10.24.Считая постоянную λ радиоактивного распада известной и используя закон радиоактивного распада, вывести выражение

для: 1) периода полураспада Т1/2 радиоактивного ядра; 2) среднего времени жизни τ радиоактивного ядра. Ответ: 1)

Т1/2 = (ln2)/λ; 2) τ = 1/λ.

44

10.25. Определить постоянную радиоактивного распада λ для изотопов: 1) тория 22990Th ; 2) урана 23892 U ; 3) иода 13151I. Периоды

полураспада этих изотопов соответственно равны: 1) 7.103лет; 2) 4,5.109 лет; 3) 8 сут. Ответ: 1) 3,13·10-12 с-1; 2) 4,87·10-18 с-1; 3)

10-6 с-1.

10.26.Определить, что (и во сколько раз) продолжительнее – три периода полураспада или два средних времени жизни радиоактивного ядра.

10.27.Определить, во сколько раз начальное количество ядер радиоактивного изотопа уменьшится за три года, если за один год оно уменьшилось в 4 раза. Ответ: В 64 раза.

10.28.Определить, какая часть (%) начального количества ядер радиоактивного изотопа останется нераспавшейся по истечении времени t, равного двум средним временам жизни τ радиоактивного ядра. Ответ: 13,5 %.

10.29.Определить, какая часть начального количества ядер радиоактивного изотопа распадется за время t, равное двум периодам полураспада T1/2. Ответ: 0,75.

10.30.Определить период полураспада радиоактивного изотопа, если 5/8 начального количества ядер этого изотопа распалось за время t = 849 с. Ответ: 10 мин.

10.31.Период полураспада радиоактивного изотопа актиния 22589 Ac

составляет 10 сут. Определить время, за которое распадется 1/3 начального количества ядер актиния. Ответ: 5,85 сут.

10.32. Постоянная радиоактивного распада изотопа 21082 Pb равна

10-9 с-1. Определить время, в течение которого распадется 2/5 начального количества ядер этого радиоактивного изотопа. Ответ: 16,2 года.

10.33. Первоначальная масса радиоактивного изотопа иода 13153 I

(период полураспада Т1/2 = 8 сут) равна 1 г. Определить: 1)

начальную активность изотопа; 2) его активность через 3 сут.

Ответ: 1) 4,61·1015 Бк; 2) 3,55·1015 Бк.

10.34. Активность некоторого радиоактивного изотопа в начальный момент времени составляла 100 Бк. Определить активность этого изотопа по истечении промежутка времени, равного половине периода полураспада. Ответ: 70,7 Бк.

45