Файл: Российский государственный университет нефти и газа.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 556
Скачиваний: 14
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
0Ро испустило альфа-частицу с кинетической энергией 5,77 МэВ. Найдите скорость отдачи дочернего ядра.
Ответ: 3,22·105 м/с
38. В результате взаимодействия очень медленных нейтронов с покоившимися ядрами изотопа бора 10В получается альфа-частица и ядро другого элемента. Найдите скорости этих продуктов реакции. Масса атома гелия 4,0026 а.е.м., масса дочернего ядра 7,016 а.е.м., масса атома бора 10,01294 а.е.м., масса нейтрона 1,00867 а.е.м. 1 а.е.м. эквивалентна 931,5 МэВ.
Ответ: 9,2·106 м/с и 5,3·106 м/с
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
для составления контрольных и зачетных работ, экзаменационных билетов и тестов лабораторного практикума.
4*. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Формула Планка для теплового излучения.
5. Двойственная природа электромагнитного излучения. Примеры явлений, в которых проявляются волновые свойства света.
6. Двойственная природа электромагнитного излучения. Примеры явлений, в которых проявляются корпускулярные свойства света.
7. Фотоны. Энергия и импульс фотона и связь между ними; выразите эти величины через длину волны , частоту , циклическую частоту .
8. Фотоны. Энергия и импульс фотона. Энергия фотонов видимой части спектра (фиолетов = 400 нм, красн = 700 нм ).
9. Внешний фотоэффект и его законы. Работа выхода.
10. Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта, ее связь с работой выхода.
11. Вакуумный фотоэлемент, его вольтамперная характеристика. Фототок насыщения.
12. Задерживающий потенциал
. График зависимости от частоты падающего света ν. Определите по графику работу выхода и красную границу фотоэффекта.
13. Задерживающий потенциал
. График зависимости
от длины волны падающего света λ . Определите по графику работу выхода и красную границу фотоэффекта.
14*.Фотоэффект как взаимодействие фотона со связанным электроном. Используя законы сохранения энергии и импульса, покажите, что фотоэффект для свободного релятивистского электрона невозможен.
15. Рентгеновское излучение при действии электронов на вещество (обратный фотоэффект). Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра.
16. Эффект Комптона. Изменение длины волны рентгеновского излучения, его максимальная и минимальная величина. Комптоновская длина волны частицы.
17. Качественное объяснение эффекта Комптона на основе корпускулярных свойств излучения. Законы сохранения энергии и импульса в эффекте Комптона. Векторная диаграмма закона сохранения импульса.
18. Опыты Резерфорда. «Планетарная» модель атома и причина невозможности ее реализации в классической физике.
19. Постулаты Бора. Выражение для полной энергии электрона в атоме водорода на основе теории Бора.
20. Закономерности спектра атома водорода. Спектральные серии. Сериальная формула.
21. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза и формула де-Бройля. Опыты, подтверждающие гипотезу де Бройля.
22. Соотношения неопределенностей Гейзенберга для координат и импульса. Невозможность описания поведения частиц с помощью классического понятия траектории.
23*. Соотношение неопределенностей Гейзенберга для энергии и времени. Оцените с помощью соотношения неопределенностей естественную ширину спектральной линии излучения атома.
24. Волновая или -функция частицы и ее вероятностный смысл. Смысл условия нормировки волновой функции.
25. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Выражение для ψ-функции этой частицы.
26*. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Получите выражение для энергии частицы.
27*. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Выражение для ψ-функции частицы. Найдите максимальное значение плотности вероятности нахождения частицы в потенциальной яме.
28*. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Покажите, что в стационарных состояниях на ширине ямы укладывается целое число полуволн де Бройля частицы.
29. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора. Значения энергии осциллятора. Минимальная энергия осциллятора.
30*. Используя соотношения неопределенностей для координат и импульса, оцените минимальную энергию частицы массой m, находящейся в бесконечной прямоугольной потенциальной яме шириной l.
31*. Напишите уравнение Шредингера и его решение для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Плотность вероятности нахождения этого электрона на расстоянии r от ядра (радиальная плотность вероятности). Нарисуйте график зависимости этой плотности вероятности от r.
32*. Представление волновой функции, являющейся решением уравнения Шредингера для электрона в атоме водорода, в виде произведения радиальной и угловой частей. Квантование момента импульса. Орбитальное и магнитное квантовые числа.
33. Механический и магнитный моменты орбитального движения электрона в атоме и их проекции на направление внешнего поля. Магнетон Бора. Гиромагнитное отношение для орбитального движения электрона.
34. Спин и собственный магнитный момент электрона и их проекции на направление внешнего поля.
35*. Квантовые числа n, l, ml, ms и их связь с физическими характеристиками состояния электрона.
36. Квантовые числа. Максимальное число электронов, находящихся в состояниях, определяемых главным квантовым числом n.
37. Принцип Паули. Последовательность заполнения электронами электронных оболочек атомов. Нарушения этой последовательности.
38*. Принцип Паули. Получите выражение для максимального числа электронов в электронных оболочках атомов.
39. Элементы квантовой статистики. Статистика Бозе – Эйнштейна и Ферми – Дирака. Бозоны и фермионы.
40. Модель свободных электронов в металлах. Заселенность энергетического уровня (среднее число электронов, находящихся в квантовом состоянии с энергией εi). Энергия Ферми. Ее смысл при Т =0.
41*. Модель свободных электронов в металле. Зависимость плотности квантовых состояний электронного газа от энергии. Использование этой зависимости для нахождения энергии Ферми при Т = 0, если известна концентрация свободных электронов.
42*. Модель свободных электронов в металле. Зависимость плотности квантовых состояний электронного газа от энергии. Использование этой зависимости для нахождения средней энергии свободных электронов при Т = 0.
43*. Качественное объяснение электросопротивления металлов в квантовой теории свободных электронов в металле. Зависимость сопротивления от температуры при температурах, близких к абсолютному нулю. Явление сверхпроводимости.
44*. Образование энергетических зон в кристаллах. Разрешенные и запрещенные зоны. Деление твердых тел на металлы, диэлектрики и полупроводники.
45. Собственные полупроводники и их проводимость. Нарисуйте схему энергетических зон. Уровень Ферми.
46. Полупроводники с акцепторной примесью и их проводимость. Нарисуйте схемы энергетических зон и расположение примесных уровней.
47. Полупроводники с донорной примесью и их проводимость. Нарисуйте схемы энергетических зон и расположение примесных уровней. Энергия активации атома примеси.
48. Зависимость проводимости собственных полупроводников от температуры. Графики
= (Т) и ln =f(1T). Определение по графику ширины запрещенной зоны.
49. Зависимость от температуры проводимости примесных полупроводников. Графики = (Т) и ln = f (1T). Качественное объяснение различных участков на графике.
50. Контакт двух полупроводников с различным типом проводимости. p-n переход и его вольтамперная характеристика. Полупроводниковые приборы. Вентильный фотоэффект и его применение (солнечные батареи). Светодиоды (LED) и их применение.
51. Спонтанное и вынужденное излучения. Вероятности переходов. Метастабильные состояния. Инверсная заселенность уровней. Принцип действия трехуровневого лазера.
52. Свойства лазерного излучения. Применения лазеров.
53. Состав атомного ядра. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Спин ядра. Изотопы, изобары.
54. Характеристики протона и нейтрона.
55. Радиус атомного ядра. Средняя плотность ядерного вещества.
56. Ядерные силы и их свойства.
57. Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи.
58. Зависимость удельной энергии связи ядра от массового числа А. Изменение энергии связи в процессах деления тяжелых ядер и синтеза легких ядер.
59. Устойчивость атомных ядер. График зависимости числа нейтронов от числа протонов в ядрах и ее качественное объяснение.
60. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада в дифференциальной и интегральный форме.
61. Радиоактивность. Статистический характер радиоактивного распада.. Графики зависимости числа нераспавшихся и распавшихся ядер от времени.
62. Активность радиоактивного элемента и ее зависимость от времени. Удельная активность. Единицы активности.
63. 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.
64. −–распад и его схема. Особенности распределения электронов по энергиям при −– распаде. Антинейтрино.
65. +–распад и его схема. Особенности распределения позитронов по энергиям при β+– распаде. Нейтрино.
66. Гамма-излучение атомных ядер и основные процессы взаимодействия гамма-излучения с веществом.
67. Ядерные реакции и законы сохранения. Энергия ядерной реакции.
68. Реакция деления тяжелых ядер. Энергия, выделяющаяся при делении ядра урана. Самопроизвольное деление.
Ответ: 3,22·105 м/с
38. В результате взаимодействия очень медленных нейтронов с покоившимися ядрами изотопа бора 10В получается альфа-частица и ядро другого элемента. Найдите скорости этих продуктов реакции. Масса атома гелия 4,0026 а.е.м., масса дочернего ядра 7,016 а.е.м., масса атома бора 10,01294 а.е.м., масса нейтрона 1,00867 а.е.м. 1 а.е.м. эквивалентна 931,5 МэВ.
Ответ: 9,2·106 м/с и 5,3·106 м/с
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
для составления контрольных и зачетных работ, экзаменационных билетов и тестов лабораторного практикума.
-
Тепловое излучение, его равновесный характер.. Излучательная и поглощательная способности тел. Абсолютно черное тело (АЧТ). Серое тело. Закон Кирхгофа. -
Энергетическая светимость тела. Закон Стефана – Больцмана. -
Графики зависимости излучательной способности АЧТ от длины волны и частоты. Закон смещения Вина.
4*. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Формула Планка для теплового излучения.
5. Двойственная природа электромагнитного излучения. Примеры явлений, в которых проявляются волновые свойства света.
6. Двойственная природа электромагнитного излучения. Примеры явлений, в которых проявляются корпускулярные свойства света.
7. Фотоны. Энергия и импульс фотона и связь между ними; выразите эти величины через длину волны , частоту , циклическую частоту .
8. Фотоны. Энергия и импульс фотона. Энергия фотонов видимой части спектра (фиолетов = 400 нм, красн = 700 нм ).
9. Внешний фотоэффект и его законы. Работа выхода.
10. Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта, ее связь с работой выхода.
11. Вакуумный фотоэлемент, его вольтамперная характеристика. Фототок насыщения.
12. Задерживающий потенциал
. График зависимости от частоты падающего света ν. Определите по графику работу выхода и красную границу фотоэффекта.13. Задерживающий потенциал
. График зависимости
от длины волны падающего света λ . Определите по графику работу выхода и красную границу фотоэффекта.14*.Фотоэффект как взаимодействие фотона со связанным электроном. Используя законы сохранения энергии и импульса, покажите, что фотоэффект для свободного релятивистского электрона невозможен.
15. Рентгеновское излучение при действии электронов на вещество (обратный фотоэффект). Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра.
16. Эффект Комптона. Изменение длины волны рентгеновского излучения, его максимальная и минимальная величина. Комптоновская длина волны частицы.
17. Качественное объяснение эффекта Комптона на основе корпускулярных свойств излучения. Законы сохранения энергии и импульса в эффекте Комптона. Векторная диаграмма закона сохранения импульса.
18. Опыты Резерфорда. «Планетарная» модель атома и причина невозможности ее реализации в классической физике.
19. Постулаты Бора. Выражение для полной энергии электрона в атоме водорода на основе теории Бора.
20. Закономерности спектра атома водорода. Спектральные серии. Сериальная формула.
21. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза и формула де-Бройля. Опыты, подтверждающие гипотезу де Бройля.
22. Соотношения неопределенностей Гейзенберга для координат и импульса. Невозможность описания поведения частиц с помощью классического понятия траектории.
23*. Соотношение неопределенностей Гейзенберга для энергии и времени. Оцените с помощью соотношения неопределенностей естественную ширину спектральной линии излучения атома.
24. Волновая или -функция частицы и ее вероятностный смысл. Смысл условия нормировки волновой функции.
25. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Выражение для ψ-функции этой частицы.
26*. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Получите выражение для энергии частицы.
27*. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Выражение для ψ-функции частицы. Найдите максимальное значение плотности вероятности нахождения частицы в потенциальной яме.
28*. Уравнение Шредингера для стационарных состояний для частицы массой m в одномерной потенциальной яме шириной lс бесконечно высокими стенками. Покажите, что в стационарных состояниях на ширине ямы укладывается целое число полуволн де Бройля частицы.
29. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора. Значения энергии осциллятора. Минимальная энергия осциллятора.
30*. Используя соотношения неопределенностей для координат и импульса, оцените минимальную энергию частицы массой m, находящейся в бесконечной прямоугольной потенциальной яме шириной l.
31*. Напишите уравнение Шредингера и его решение для электрона в атоме водорода в основном состоянии. Плотность вероятности нахождения этого электрона на расстоянии r от ядра (радиальная плотность вероятности). Нарисуйте график зависимости этой плотности вероятности от r.
32*. Представление волновой функции, являющейся решением уравнения Шредингера для электрона в атоме водорода, в виде произведения радиальной и угловой частей. Квантование момента импульса. Орбитальное и магнитное квантовые числа.
33. Механический и магнитный моменты орбитального движения электрона в атоме и их проекции на направление внешнего поля. Магнетон Бора. Гиромагнитное отношение для орбитального движения электрона.
34. Спин и собственный магнитный момент электрона и их проекции на направление внешнего поля.
35*. Квантовые числа n, l, ml, ms и их связь с физическими характеристиками состояния электрона.
36. Квантовые числа. Максимальное число электронов, находящихся в состояниях, определяемых главным квантовым числом n.
37. Принцип Паули. Последовательность заполнения электронами электронных оболочек атомов. Нарушения этой последовательности.
38*. Принцип Паули. Получите выражение для максимального числа электронов в электронных оболочках атомов.
39. Элементы квантовой статистики. Статистика Бозе – Эйнштейна и Ферми – Дирака. Бозоны и фермионы.
40. Модель свободных электронов в металлах. Заселенность энергетического уровня (среднее число электронов, находящихся в квантовом состоянии с энергией εi). Энергия Ферми. Ее смысл при Т =0.
41*. Модель свободных электронов в металле. Зависимость плотности квантовых состояний электронного газа от энергии. Использование этой зависимости для нахождения энергии Ферми при Т = 0, если известна концентрация свободных электронов.
42*. Модель свободных электронов в металле. Зависимость плотности квантовых состояний электронного газа от энергии. Использование этой зависимости для нахождения средней энергии свободных электронов при Т = 0.
43*. Качественное объяснение электросопротивления металлов в квантовой теории свободных электронов в металле. Зависимость сопротивления от температуры при температурах, близких к абсолютному нулю. Явление сверхпроводимости.
44*. Образование энергетических зон в кристаллах. Разрешенные и запрещенные зоны. Деление твердых тел на металлы, диэлектрики и полупроводники.
45. Собственные полупроводники и их проводимость. Нарисуйте схему энергетических зон. Уровень Ферми.
46. Полупроводники с акцепторной примесью и их проводимость. Нарисуйте схемы энергетических зон и расположение примесных уровней.
47. Полупроводники с донорной примесью и их проводимость. Нарисуйте схемы энергетических зон и расположение примесных уровней. Энергия активации атома примеси.
48. Зависимость проводимости собственных полупроводников от температуры. Графики
= (Т) и ln =f(1T). Определение по графику ширины запрещенной зоны.
49. Зависимость от температуры проводимости примесных полупроводников. Графики = (Т) и ln = f (1T). Качественное объяснение различных участков на графике.
50. Контакт двух полупроводников с различным типом проводимости. p-n переход и его вольтамперная характеристика. Полупроводниковые приборы. Вентильный фотоэффект и его применение (солнечные батареи). Светодиоды (LED) и их применение.
51. Спонтанное и вынужденное излучения. Вероятности переходов. Метастабильные состояния. Инверсная заселенность уровней. Принцип действия трехуровневого лазера.
52. Свойства лазерного излучения. Применения лазеров.
53. Состав атомного ядра. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Спин ядра. Изотопы, изобары.
54. Характеристики протона и нейтрона.
55. Радиус атомного ядра. Средняя плотность ядерного вещества.
56. Ядерные силы и их свойства.
57. Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи.
58. Зависимость удельной энергии связи ядра от массового числа А. Изменение энергии связи в процессах деления тяжелых ядер и синтеза легких ядер.
59. Устойчивость атомных ядер. График зависимости числа нейтронов от числа протонов в ядрах и ее качественное объяснение.
60. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада в дифференциальной и интегральный форме.
61. Радиоактивность. Статистический характер радиоактивного распада.. Графики зависимости числа нераспавшихся и распавшихся ядер от времени.
62. Активность радиоактивного элемента и ее зависимость от времени. Удельная активность. Единицы активности.
63. 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.
64. −–распад и его схема. Особенности распределения электронов по энергиям при −– распаде. Антинейтрино.
65. +–распад и его схема. Особенности распределения позитронов по энергиям при β+– распаде. Нейтрино.
66. Гамма-излучение атомных ядер и основные процессы взаимодействия гамма-излучения с веществом.
67. Ядерные реакции и законы сохранения. Энергия ядерной реакции.
68. Реакция деления тяжелых ядер. Энергия, выделяющаяся при делении ядра урана. Самопроизвольное деление.