Файл: Ргу нефти и газа (ниу) имени И. М. Губкина. Кафедра физики Весенняя экзаменационная сессия 2021 2022 учебного года Дисциплина Квантовая физика.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2023
Просмотров: 775
Скачиваний: 61
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Б .
6(5б.) Найдите, во сколько раз заселенность энергетического уровня свободных электронов в металле с энергией E = EF– 3kT (гдеEF – энергия Ферми), больше заселенности уровня с энергией E = EF+ 3kT . Ответ выразите через число е (основание натуральных логарифмов).
7(8б.) Найдите (в МэВ) энергию, необходимую для разделения ядра неона 20Ne на две альфа-частицы и ядро углерода 12С. Удельные энергии связи в ядрах 20Ne, 12C и4He равны соответственно 8,03, 7,68 и 7,07 МэВ/нуклон.
1(5б.) Формула Релея-Джинса для излучательной способности АЧТ и ее графическое выражение.Ультрафиолетовая катастрофа. Гипотеза Планка для теплового излучения.Формула Планка для излучательной способности АЧТ и ее графическое выражение.
2(7б.) Напишите уравнение Шредингера и его решение для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Главное квантовое число. Плотность вероятности нахождения электрона на расстоянии r от ядра. Нарисуйте график этой плотности вероятности r(r) для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Найдите максимальное значение этой величины.
3(5б.) Реакция синтеза легких ядер (термоядерная реакция). Необходимое условие ее осуществления. Проблема создания термоядерного реактора.
4(5б.) Найдите длину волны фотона, излученного при переходе электрона атома водорода из некоторого возбужденного состояния в основное, если при этом радиус боровской орбиты электрона уменьшился в 16 раз. Постоянная Ридберга R.
5(5б.) Атомный электрон находится в 4f-состоянии. Найдите максимально возможное для него значение проекции орбитального момента импульса на направление внешнего магнитного поля. Постоянная Планка ћ.
6(5б.) Отношение концентраций свободных электронов у двух металлов равно n. Найдите отношение средних кинетических энергий свободных электронов у этих металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю.
7(8б.) Фотон с энергией, равной энергии покоя электрона Е0, рассеялся на свободном электроне под углом 90°. Найдите кинетическую энергию, приобретенную электроном. Начальной кинетической энергией электрона пренебречь
1(7б.) Фотоэффект как взаимодействие фотона со связанным электроном. Используя законы сохранения энергии и импульса
, покажите, что фотоэффект для свободного релятивистского электрона невозможен.
2(5б.) Зависимость проводимости собственных полупроводников от температуры. Графики зависимости σ = f(T) и lnσ = f(1/Т). Определение ширины запрещенной зоны по графику.
3(5б.) Состав атомного ядра. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Спин ядра. Изотопы, изобары.
4(5б.) Найдите, за какое время АЧТ излучает ΔЕ лучистой энергии, если максимум испускательной способности этого тела соответствует длине волны λm. Площадь излучающей поверхности S. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Найдите, во сколько раз кинетическая энергия нерелятивистской частицы меньше ее энергии покоя, если -комптоновская длина волны этой частицы в 20 раз меньше ее дебройлевской длины волны.
6(5б.) Электрон находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Ширина ямы l. Найдите наименьшую разность энергетических уровней электрона. Постоянная Планка ћ. Масса электрона m.
7(8б.) Считая, что в одном акте деления ядра изотопа урана 235U освобождается энергия 200 МэВ, найдите массу этого изотопа, подвергшегося делению при взрыве ядерной бомбы с тротиловым эквивалентом 300 килотонн. Энергия взрыва одного килограмма тротила составляет 4,1∙106 Дж. Число Авогадро 6∙1026 1/кмоль. 1 эВ = 1,6∙10‒19 Дж..
1(5б.) Спин и собственный магнитный момент электрона и их проекции на направление внешнего поля. Опытные подтверждения наличия спина.
2(7б.) Модель свободных электронов в металле. Заселенность энергетического уровня (функция Ферми – Дирака). График этой функции при Т = 0 К и Т
0 К. Энергия Ферми.
3(5б.) Альфа-распад и его схема. График зависимости потенциальной энергии альфа-частицы от расстояния от центра ядра. Связь периода полураспада для этого превращения с энергией альфа-частицы вдали от ядра. Объяснение вероятностного характера альфа-распада.
4(5б.) Тепловое излучение некоторого тела близко к излучению АЧТ. Мощность излучения составляет Р. Найдите площадь излучающей поверхности этого тела, если максимальное значение его испускательной способности соответствует длине волны λm. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Нерелятивистская частица имеет энергию, в 40 раз меньшую ее энергии покоя. Найдите отношение длины волны де Бройля этой частицы к ее комптоновской длине волны.
6(5б.). Найдите минимальную энергию образования пары электрон-дырка в чистом полупроводнике, сопротивление которого уменьшается в 3 раза при увеличении температуры от Т до 1,1Т. Постоянная Больцмана k.
7(8б.) Частица находится в одномерном бесконечно глубоком потенциальном ящике шириной 0,2 нм. Найдите номер энергетического состояния частицы, если энергия этого состояния соответствует импульсу частицы 3,3∙10‒24 Н∙с. Постоянная Планка h= 6,6∙10‒34 Дж∙с.
1(5б.) Опыты Резерфорда. «Планетарная» модель атома и причина невозможности ее реализации в классической физике.
2(5б.) Свойства лазерного излучения. Применение лазеров.
3(7б.) Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи и ее зависимость от массового числа А. Примерный график этой зависимости и объяснение его характера. Значение этой зависимости для получения ядерной энергии.
4(5б.) «Огненный шар» ядерного взрыва излучает как АЧТ. Максимум его испускательной способности в некоторый момент приходится на длину волны рентгеновского диапазона λ. Найдите его энергетическую светимость в этот момент. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Определите (в нанометрах) красную границу фотоэффекта для лития, у которого работа выхода электрона равна 2,2·10–19 Дж. Постоянная Планка 6,6∙10−34 Дж∙с.
6(5б.) Найдите отношение средних кинетических энергий свободных электронов у двух металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, если отношение концентраций свободных электронов у них равно 27.
7(8б.) Частица находится в одномерном бесконечно глубоком потенциальном ящике. Найдите (в процентах) вероятность того, что частица, находящаяся в основном энергетическом состоянии, будет обнаружена в крайней четверти ящика.
1(5б.) Задерживающий потенциал при внешнем фотоэффекте и его зависимость от длины волны падающего света. График этой зависимости. Определите по графику работу выхода и красную границу фотоэффекта
2(5б.) Соотношение неопределенностей для координаты и проекции импульса. Невозможность описания поведения частицы с помощью классического понятия траектории.
3(7б.) Зависимость от температуры проводимости примесных полупроводников. Графики = (Т) и ln = f (1T). Качественное объяснение различных участков на графике.
4(5б.) Найдите длину волны, соответствующую максимальному значению испускательной способности АЧТ, если его энергетическая светимость равна R. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Атом водорода, находившийся во втором энергетическом состоянии, поглотил фотон и перешел в третье энергетическое состояние. И в первоначальном и в конечном состояниях атома электрон имел максимально возможные значения орбитального момента импульса. Найдите отношение этих значений.
6(5б.) За время 10 часов третья часть атомов радиоактивного изотопа элемента А превратилась в атомы изотопа В. Найдите среднее время жизни ядер изотопа А. ln 2 = 0.7; ln 3 = 1,1.
7(8б.) Фотон с энергией, равной энергии покоя электрона Е0, рассеялся на свободном электроне под углом 60°. Найдите кинетическую энергию, приобретенную электроном. Начальной кинетической энергией электрона пренебречь.
1(5б.). Эффект Комптона. Изменение длины волны рентгеновского излучения, максимальная и минимальная величины этого изменения. Комптоновская длина волны частицы.
2(7б.) Квантовые числа n, l, m, ms и их связь с физическими характеристиками состояния электрона.
3(5б.) Состав атомного ядра. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Спин ядра. Изотопы, изобары.
4(5б.) При нагревании АЧТ длина волны, соответствующая максимуму его испусательной способности, уменьшилась в 1,5 раза. Найдите, во сколько раз при этом увеличилась его мощность излучения.
5(5б.) Найдите, во сколько раз отличаются длины волн де Бройля двух одинаковых частиц, одна из которых ускорена разностью потенциалов 10 В, а другая – разностью потенциалов 4 кВ.
6(5б.) Частица находится в одномерном бесконечно глубоком потенциальном ящике шириной 0,31 нм. Найдите номер энергетического состояния частицы, если энергия этого состояния соответствует импульсу частицы, примерно равному 4·10–24 Н·с. Постоянная Планка ћ = 1,05∙10−34 Дж∙с.
7(8б.) При облучении некоторого металла светом с длиной волны λ1, в α раз меньшей красной границы фотоэффекта, максимальная скорость фотоэлектронов оказалась равной υ. При облучении этого же металла светом с длиной волны λ2 максимальная скорость фотоэлектронов оказалась в β раз больше. Найдите отношение длин волн λ1/λ2.
1(5б.) Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома и причины невозможности ее реализации в классической физике.
2(7б.) Напишите уравнение Шредингера для стационарных состояний и его решение для частицы массы m в одномерной потенциальной яме ширины lс бесконечно высокими стенками. Покажите, что в стационарных состояниях на ширине ямы укладывается целое число полуволн де Бройля частицы.
3(5б.) Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи и ее зависимость от массового числа А. Примерный график этой зависимости и объяснение его характера.
4(5б.) Электрон в водородоподобном ионе гелия переходит из третьего энергетического состояния во второе. Найдите (в эВ) энергию фотона, излучаемого при этом переходе. Потенциал ионизации иона гелия 54 эВ.
5(5б.) Найдите кинетическую энергию нерелятивистской частицы массой m, для которой длина волны де Бройля равна λ. Постоянная Планка h.
6(5б.) Найдите минимальную энергию образования пары электрон-дырка в чистом полупроводнике, сопротивление которого уменьшается в n раз при увеличении температуры от Т до 1,2Т. Постоянная Больцмана k.
7(8б.) Найдите, сколько бета-частиц испускает за 2 часа 1,2 микрограмма изотопа 24Na, среднее время жизни ядер которого равно 20 часам. Число Авогадро 6∙1026 1/кмоль.
1(7б.) Напишите уравнение Шредингера и его решение для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Главное квантовое число. Плотность вероятности нахождения электрона на расстоянии
6(5б.) Найдите, во сколько раз заселенность энергетического уровня свободных электронов в металле с энергией E = EF– 3kT (гдеEF – энергия Ферми), больше заселенности уровня с энергией E = EF+ 3kT . Ответ выразите через число е (основание натуральных логарифмов).
7(8б.) Найдите (в МэВ) энергию, необходимую для разделения ядра неона 20Ne на две альфа-частицы и ядро углерода 12С. Удельные энергии связи в ядрах 20Ne, 12C и4He равны соответственно 8,03, 7,68 и 7,07 МэВ/нуклон.
1(5б.) Формула Релея-Джинса для излучательной способности АЧТ и ее графическое выражение.Ультрафиолетовая катастрофа. Гипотеза Планка для теплового излучения.Формула Планка для излучательной способности АЧТ и ее графическое выражение.
2(7б.) Напишите уравнение Шредингера и его решение для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Главное квантовое число. Плотность вероятности нахождения электрона на расстоянии r от ядра. Нарисуйте график этой плотности вероятности r(r) для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Найдите максимальное значение этой величины.
3(5б.) Реакция синтеза легких ядер (термоядерная реакция). Необходимое условие ее осуществления. Проблема создания термоядерного реактора.
4(5б.) Найдите длину волны фотона, излученного при переходе электрона атома водорода из некоторого возбужденного состояния в основное, если при этом радиус боровской орбиты электрона уменьшился в 16 раз. Постоянная Ридберга R.
5(5б.) Атомный электрон находится в 4f-состоянии. Найдите максимально возможное для него значение проекции орбитального момента импульса на направление внешнего магнитного поля. Постоянная Планка ћ.
6(5б.) Отношение концентраций свободных электронов у двух металлов равно n. Найдите отношение средних кинетических энергий свободных электронов у этих металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю.
7(8б.) Фотон с энергией, равной энергии покоя электрона Е0, рассеялся на свободном электроне под углом 90°. Найдите кинетическую энергию, приобретенную электроном. Начальной кинетической энергией электрона пренебречь
1(7б.) Фотоэффект как взаимодействие фотона со связанным электроном. Используя законы сохранения энергии и импульса
, покажите, что фотоэффект для свободного релятивистского электрона невозможен.
2(5б.) Зависимость проводимости собственных полупроводников от температуры. Графики зависимости σ = f(T) и lnσ = f(1/Т). Определение ширины запрещенной зоны по графику.
3(5б.) Состав атомного ядра. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Спин ядра. Изотопы, изобары.
4(5б.) Найдите, за какое время АЧТ излучает ΔЕ лучистой энергии, если максимум испускательной способности этого тела соответствует длине волны λm. Площадь излучающей поверхности S. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Найдите, во сколько раз кинетическая энергия нерелятивистской частицы меньше ее энергии покоя, если -комптоновская длина волны этой частицы в 20 раз меньше ее дебройлевской длины волны.
6(5б.) Электрон находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Ширина ямы l. Найдите наименьшую разность энергетических уровней электрона. Постоянная Планка ћ. Масса электрона m.
7(8б.) Считая, что в одном акте деления ядра изотопа урана 235U освобождается энергия 200 МэВ, найдите массу этого изотопа, подвергшегося делению при взрыве ядерной бомбы с тротиловым эквивалентом 300 килотонн. Энергия взрыва одного килограмма тротила составляет 4,1∙106 Дж. Число Авогадро 6∙1026 1/кмоль. 1 эВ = 1,6∙10‒19 Дж..
1(5б.) Спин и собственный магнитный момент электрона и их проекции на направление внешнего поля. Опытные подтверждения наличия спина.
2(7б.) Модель свободных электронов в металле. Заселенность энергетического уровня (функция Ферми – Дирака). График этой функции при Т = 0 К и Т
0 К. Энергия Ферми.3(5б.) Альфа-распад и его схема. График зависимости потенциальной энергии альфа-частицы от расстояния от центра ядра. Связь периода полураспада для этого превращения с энергией альфа-частицы вдали от ядра. Объяснение вероятностного характера альфа-распада.
4(5б.) Тепловое излучение некоторого тела близко к излучению АЧТ. Мощность излучения составляет Р. Найдите площадь излучающей поверхности этого тела, если максимальное значение его испускательной способности соответствует длине волны λm. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Нерелятивистская частица имеет энергию, в 40 раз меньшую ее энергии покоя. Найдите отношение длины волны де Бройля этой частицы к ее комптоновской длине волны.
6(5б.). Найдите минимальную энергию образования пары электрон-дырка в чистом полупроводнике, сопротивление которого уменьшается в 3 раза при увеличении температуры от Т до 1,1Т. Постоянная Больцмана k.
7(8б.) Частица находится в одномерном бесконечно глубоком потенциальном ящике шириной 0,2 нм. Найдите номер энергетического состояния частицы, если энергия этого состояния соответствует импульсу частицы 3,3∙10‒24 Н∙с. Постоянная Планка h= 6,6∙10‒34 Дж∙с.
1(5б.) Опыты Резерфорда. «Планетарная» модель атома и причина невозможности ее реализации в классической физике.
2(5б.) Свойства лазерного излучения. Применение лазеров.
3(7б.) Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи и ее зависимость от массового числа А. Примерный график этой зависимости и объяснение его характера. Значение этой зависимости для получения ядерной энергии.
4(5б.) «Огненный шар» ядерного взрыва излучает как АЧТ. Максимум его испускательной способности в некоторый момент приходится на длину волны рентгеновского диапазона λ. Найдите его энергетическую светимость в этот момент. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Определите (в нанометрах) красную границу фотоэффекта для лития, у которого работа выхода электрона равна 2,2·10–19 Дж. Постоянная Планка 6,6∙10−34 Дж∙с.
6(5б.) Найдите отношение средних кинетических энергий свободных электронов у двух металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, если отношение концентраций свободных электронов у них равно 27.
7(8б.) Частица находится в одномерном бесконечно глубоком потенциальном ящике. Найдите (в процентах) вероятность того, что частица, находящаяся в основном энергетическом состоянии, будет обнаружена в крайней четверти ящика.
1(5б.) Задерживающий потенциал при внешнем фотоэффекте и его зависимость от длины волны падающего света. График этой зависимости. Определите по графику работу выхода и красную границу фотоэффекта
2(5б.) Соотношение неопределенностей для координаты и проекции импульса. Невозможность описания поведения частицы с помощью классического понятия траектории.
3(7б.) Зависимость от температуры проводимости примесных полупроводников. Графики = (Т) и ln = f (1T). Качественное объяснение различных участков на графике.
4(5б.) Найдите длину волны, соответствующую максимальному значению испускательной способности АЧТ, если его энергетическая светимость равна R. Постоянная Стефана-Больцмана σ. Постоянная Вина b.
5(5б.) Атом водорода, находившийся во втором энергетическом состоянии, поглотил фотон и перешел в третье энергетическое состояние. И в первоначальном и в конечном состояниях атома электрон имел максимально возможные значения орбитального момента импульса. Найдите отношение этих значений.
6(5б.) За время 10 часов третья часть атомов радиоактивного изотопа элемента А превратилась в атомы изотопа В. Найдите среднее время жизни ядер изотопа А. ln 2 = 0.7; ln 3 = 1,1.
7(8б.) Фотон с энергией, равной энергии покоя электрона Е0, рассеялся на свободном электроне под углом 60°. Найдите кинетическую энергию, приобретенную электроном. Начальной кинетической энергией электрона пренебречь.
1(5б.). Эффект Комптона. Изменение длины волны рентгеновского излучения, максимальная и минимальная величины этого изменения. Комптоновская длина волны частицы.
2(7б.) Квантовые числа n, l, m, ms и их связь с физическими характеристиками состояния электрона.
3(5б.) Состав атомного ядра. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Спин ядра. Изотопы, изобары.
4(5б.) При нагревании АЧТ длина волны, соответствующая максимуму его испусательной способности, уменьшилась в 1,5 раза. Найдите, во сколько раз при этом увеличилась его мощность излучения.
5(5б.) Найдите, во сколько раз отличаются длины волн де Бройля двух одинаковых частиц, одна из которых ускорена разностью потенциалов 10 В, а другая – разностью потенциалов 4 кВ.
6(5б.) Частица находится в одномерном бесконечно глубоком потенциальном ящике шириной 0,31 нм. Найдите номер энергетического состояния частицы, если энергия этого состояния соответствует импульсу частицы, примерно равному 4·10–24 Н·с. Постоянная Планка ћ = 1,05∙10−34 Дж∙с.
7(8б.) При облучении некоторого металла светом с длиной волны λ1, в α раз меньшей красной границы фотоэффекта, максимальная скорость фотоэлектронов оказалась равной υ. При облучении этого же металла светом с длиной волны λ2 максимальная скорость фотоэлектронов оказалась в β раз больше. Найдите отношение длин волн λ1/λ2.
1(5б.) Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома и причины невозможности ее реализации в классической физике.
2(7б.) Напишите уравнение Шредингера для стационарных состояний и его решение для частицы массы m в одномерной потенциальной яме ширины lс бесконечно высокими стенками. Покажите, что в стационарных состояниях на ширине ямы укладывается целое число полуволн де Бройля частицы.
3(5б.) Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи и ее зависимость от массового числа А. Примерный график этой зависимости и объяснение его характера.
4(5б.) Электрон в водородоподобном ионе гелия переходит из третьего энергетического состояния во второе. Найдите (в эВ) энергию фотона, излучаемого при этом переходе. Потенциал ионизации иона гелия 54 эВ.
5(5б.) Найдите кинетическую энергию нерелятивистской частицы массой m, для которой длина волны де Бройля равна λ. Постоянная Планка h.
6(5б.) Найдите минимальную энергию образования пары электрон-дырка в чистом полупроводнике, сопротивление которого уменьшается в n раз при увеличении температуры от Т до 1,2Т. Постоянная Больцмана k.
7(8б.) Найдите, сколько бета-частиц испускает за 2 часа 1,2 микрограмма изотопа 24Na, среднее время жизни ядер которого равно 20 часам. Число Авогадро 6∙1026 1/кмоль.
1(7б.) Напишите уравнение Шредингера и его решение для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Главное квантовое число. Плотность вероятности нахождения электрона на расстоянии