ВОПРОСЫ

для закрепления лекционного материала по курсу физики

IVсеместра 2020года

 

         Лекция 7. Измерение физических величин в квантовой механике.

  1. Сформулируйте основные постулаты квантовой механики.
  2. Что получается в результате измерения какой-либо квантово-механической величины?
  3. С какой вероятностью выпадает при измерении то или иное ее значение?
  4. Какие по своим свойствам операторы используются в квантовой механике?
  5. Сформулируйте условия возможности одновременного измерения двух квантовомеханических величин.

 

Лекция 8. Квантовая теория атома.

 

  1. Опыты Э. Резерфорда по рассеянию -частиц. Планетарная модель атома.
  2. Постулаты Н. Бора. Теория Н. Бора атома водорода.
  3. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Энергетический спектр и волновые функции электрона в атоме водорода и водородоподобных атомах.
  4. Квантовые числа, правила отбора для квантовых чисел.
  5. Спин электрона. Кратность вырождения энергетических состояний.

 

Лекция 9. Спонтанное и индуцированное излучение.

 

  1. Коэффициенты «А» и «В» Эйнштейна.
  2. Активные среды с инверсной заселенностью энергетических уровней.
  3. Оптические квантовые генераторы.
  4. Условие генерации излучения в лазере. Условие положительной обратной связи.
  5. Характеристики лазерного излучения.

 

 

Лекция 10. Квантовые системы из одинаковых частиц.

 

  1. Принцип тождественности одинаковых частиц в квантовой механике.
  2. Симметричные и антисимметричные волновые функции тождест-венных микрочастиц. Бозе- и ферми-частицы. Роль спина в поведении системы микрочастиц.
  3. Принцип Паули. Его значение в объяснении Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
  4. Бозе-конденсация в системе бозе-частиц. Сверхтекучесть жидкого гелия и сверхпроводимость металлов.
  5. Описание Бардиным, Купером и Шриффером явления сверх-проводимости. Куперовские пары.

 

Лекция 11. Квантовые статистические распределения.

 

  1. Распределение частиц по энергии в классической и квантовой   механике.
  2. Распределение Бозе-Эйнштейна. Случаи постоянного и переменного числа частиц.
  3. Распределение Ферми-Дирака. Функция распределения частиц по энергиям. Энергия Ферми, импульс Ферми, скорость Ферми.
  4. Электронный газ в металлах. Какие опыты доказывают существование почти свободных электронов в металлах?
  5. Вырожденный электронный газ, температура вырождения.

 

Тема «Эмиссия электронов из металла».

 

  1. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия.
  2. Формула Ричардсона и формула Ричардсона-Дэшмана.
  3. Эффект Шоттки.
  4. Холодная (автоэлектронная, полевая) эмиссия.
  5. Современные достижения в эмиссии электронов с использованием нанотехнологий. Катоды с углеродными нанотрубками.

 

Лекция 12. Зонная теория твердых тел.

 

  1. Образование энергетических зон для электронов в кристалле.
  2. Что такое валентная зона?
  3. Зонная структура в металлах, полупроводниках и диэлектриках.
  4. Узкозонные и широкозонные полупроводники.
  5. Зависимость от температуры проводимости металлов и проводимости полупроводников.

 

Тема «Энергетический спектр электронов в кристалле».

 

  1. Приближение сильной и слабой связи. Модель почти свободных электронов.
  2. Модель Кронига-Пенни.
  3. Динамика электронов в кристаллической решетке. Эффективная масса электрона.

 

Лекция 13. Собственная и примесная проводимость полупро-водников.

 

  1. Собственная проводимость полупроводников. Носители тока в соб-ственных полупроводниках. Электроны и дырки.
  2. Положение уровня Ферми в собственном полупроводнике.
  3. Зависимость собственной проводимости полупроводников от их температуры.
  4. Примесная проводимость полупроводников. Донорные и акцепторные примеси. Полупроводники p- и n-типа.
  5. Зависимость примесной проводимости полупроводников от их температуры.
  6. Фотопроводимость полупроводников. Красная граница фотопро-водимости.
  7. Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение.

 

Лекция 14. Контактные явления в полупроводниках.

 

  1. Переходы и контакты в твердых телах. P-n– переход, способы его практического получения.
  2. Распределение электронов и дырок в p-n– переходе. Контактная разность потенциалов.
  3. Зонная картина  p-n– перехода.
  4. Ток основных и неосновных носителей через p-n– переход.
  5. Вольт-амперная характеристика  p-n– перехода.
  6. Выпрямляющие свойства p-n– перехода.

Лекция 15. Структура атомного ядра.

 

  1. Опыты Э. Резерфорда по рассеиванию -частиц. Протоны и нейтроны.
  2. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи, спин и магнитный момент.
  3. Ядерные силы. Их свойства и обменный характер.
  4. Деление тяжелых ядер и цепные реакции.
  5. Термоядерный синтез.

 

Лекция 16. Радиоактивность.

 

  1. Дайте определение явлению радиоактивности.
  2. Закон радиоактивного распада. Активность. Естественная и искус-ственная радиоактивность.
  3. Виды радиоактивных превращений: - и - распады.
  4. Спонтанное деление тяжелых ядер.
  5. Эффект Мессбауэра.

 

Лекция 17. Элементарные частицы.

 

  1. Уровни строения материи: от элементарных частиц до мегамира.
  2. Виды взаимодействий элементарных частиц.
  3. Основные свойства элементарных частиц.
  4. Классификация элементарных частиц: лептоны, адроны, мезоны, барионы.
  5. Кварковая модель адронов. Квантовая хромодинамика.

 

Тема «Взаимодействие ядерных излучений с веществом».

 

  1. Детектирование различных излучений.
  2. Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Ионизационные потери. Радиационное торможение.
  3. Взаимодействие нейтронов с веществом.
  4. Детекторы ядерных излучений.
  5. Понятие о дозиметрии и защите.

 

Лекция 18 (резервная). Квантовые объекты нанотехнологий.

 

  1. Три научно-технических революции в истории человечества: индустриальная, информационная, нанотехнологическая.
  2. Объекты нанотехнологий: квантовые ямы, квантовые нити, квантовые точки. Их структура, свойства и перспективы практического применения.
  3. Современные приборы нанотехнологий: сканирующий туннельный микроскоп, атомно-силовой микроскоп, оптический микроскоп ближнего поля. Принцип работы и разрешающая способность.

Один раз в две недели студенты всех факультетов выполняют в лабораториях кафедры физики четырехчасовые лабораторные работы.

Модуль 5

Занятие 1. Лабораторная работа по квантовой физике №1

Занятие 2. Лабораторная работа по квантовой физике №2

Занятие 3. Лабораторная работа по квантовой физике №3

Занятие 4. Лабораторная работа по квантовой физике №4

Занятие 5. Коллоквиум (Рубежный контроль) модуля 1. Подведение итогов 1го модуля

Модуль 6

Занятие 6. Лабораторная работа по квантовой физике №5

Занятие 7. Лабораторная работа по квантовой физике №6

Занятие 8. Коллоквиум (Рубежный контроль) модуля 2. Подведение итогов 2го модуля

 

Лабораторные работы для студентов 4-го семестра

Методические указания по выполнению графических работ в физическом практикуме (Ю.И. Беззубов, Т.М. Иванова) (1986)  pdf PDF(197.05 kB)

Применение регрессионного и корреляционного анализа для исследования зависимостей в физическом практикуме (Еркович С.П.) (1994)  pdf PDF(163.12 kB)

Э-серия

  1. (Э-10) Изучение эффекта Холла (Ю.И.Беззубов, В.В.Бростюк, М.А.Яковлев) (1993) pdf PDF (182.33 kB)

О-серия

  1. (О-51) Изучение поглощения гамма-излучения в веществе (И.Н. Фетисов) (1988) pdf PDF (158.66 kB)
  2. (О-52) Метод радиоактивных индикаторов (И.Н. Фетисов) (1988) pdf PDF(152.22 kB)

C-серия

  1. (С-2) Изучение испускательной способности вольфрама (Креопалов Д.В., Поздышев М.Л.) default PDF (889.47 kB)
  2. (С-3) Распределение Ферми-Дирака. Явление Зеебека (Н.А. Задорожный, А.В. Семиколенов, С.Л. Тимченко, А.В. Кравцов, В.Г. Голубев) (2014) default PDF(272.83 kB)
  3. (С-4) Изучение теплопроводности проводников в зависимости от температуры (С.В. Башкин, В.М. Бянкин, И.В. Кириллов, В.В. Онуфриев) (2009) default PDF (1.37 MB)

К-серия

  1. (К-2) Тепловое излучение (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (1988) pdf PDF (281.25 kB)
  2. (К-4) Изучение фотоэлектронной эмиссии (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (1989) pdf PDF (246.77 kB) Приложение к работе для аудитории 12  pdf PDF
  3. (К-5) Определение постоянной Стефана-Больцмана (А.Г. Андреев, С.П. Еркович) (1990) pdf PDF (169.89 kB)
  4. (К-11) Изучение закона Стефана-Больцмана и определение постоянной Планка (И.Н. Фетисов) (1997) pdf PDF (192.28 kB)
  5. (К-12) Автоматизированный эксперимент по определению зависимости потока теплового излучения от температуры (И.Н. Фетисов) (2000) pdf PDF (224.34 kB)
  6. (К-20) Проверка закона Стефана-Больцмана (В.Н. Аникеев, И.Н. Фетисов) (2005) pdf PDF (152.27 kB)
  7. (К-21) Внешний фотоэффект (И.Н. Фетисов, П.В. Граменицкий) (2005) pdf PDF (157.8 kB)
  8. (К-26) Исследование полупроводников с помощью эффекта Холла (Д.В. Креопалов, Н.И. Юрасов)iconPDF (790 kB)
  9. (К-61) Измерение температуры по тепловому излучению тела (И.Н. Фетисов) (2010) pdf PDF (189.37 kB)
  10. (К-62) Закон Стефана-Больцмана (А.В. Семиколенов, И.Н. Фетисов) (2014) pdf PDF (245.45 kB)
  11. (К-65) Дифракция электронов (А.Г. Андреев, С.В.Зимина, А.В. Козырев, С.О. Юрченко) (2010) default PDF (170.74 kB)
  12. (К-68) Фотоэффект и определение постоянной Планка (на установке с интерференционными фильтрами) (А.В. Семиколенов, И.Н. Фетисов) (2014) pdf  PDF (384.93 kB)
  13. (К-69) Характеристические кривые солнечных батарей (О.Ю. Дементьева, С.Л. Тимченко) (2014) pdf  PDF (886.03 kB)  Приложение к работе для аудитории 12 pdf PDF
  14. (К-70) Экспериментальная проверка уравнений Эйнштейна для фотоэффекта и определение постоянной Планка с помощью спектрометра с дифракционной решеткой (В.М. Бянкин, В.А. Козлов, А.В. Козырев) (2014) pdf  PDF (1.01 MB)
  15. (К-71) Эффект Холла (С.П. Бабенко, Б.Е. Винтайкин, О.Ю. Дементьева) (2014) pdf  PDF (1.01 MB)
  16. (К-72) Серия Бальмера в спектре водорода. Определение постоянной Ридберга (С.М. Вишнякова, В.И. Вишняков) (2014) pdf  PDF(478.51 kB)
  17. (К-103) Системное представление физических величин и соотношений квантовой механики (А.С. Чуев, Н.А. Задорожный) (2019) icon PDF(2.23 MB)
  18. (К-104) Исследование кристаллической структуры графита (А.Г. Андреев, М.Ю. Константинов) (2018)  pdf PDF (317 KB)

Ф-серия

  1. (Ф-2А) Изучение электронно-дырочного перехода (И.Н. Фетисов) (1999) pdf PDF (254.17 kB)
  2. (Ф-2А прим) Изучение электронно-дырочного перехода (И.Н. Фетисов) (1999) default PDF (642.06 kB)
  3. (Ф-2Б) Изучение солнечной батареи (И.Н. Фетисов) (1999) pdf PDF (132.17 kB)
  4. (Ф-3) Изучение фотопроводимости полупроводников (И.Н. Фетисов) (1989) pdf PDF(353.97 kB)
  5. (Ф-5) Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников (И.Н. Фетисов) (1997) pdf PDF (224.17 kB)
  6. (Ф-5А) Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников (И.Н. Фетисов) (2010) pdf PDF (186.67 kB)
  7. (Ф-6А) Изучение свойств p-n перехода (С.П. Бабенко) (2009) pdf PDF (121.22 kB)
  8. (Ф-6А,Б) Изучение свойств p-n переходов (С.П. Бабенко) (1989) pdf PDF (277.23 kB)
  9. (Ф-7) Изучение оптических и электрических свойств p-n перехода (Н.И. Юрасов, Б.Е. Винтайкин, Ю.В. Корнев, А.Б. Зимин) (1998) pdf PDF(207 kB)
  10. (Ф-60) Проверка формулы Шокли для p-n перехода и определение ширины запрещенной зоны германия (И.Н. Фетисов) (2007) pdf PDF(205.48 kB)
  11. (Ф-61) Электропроводность твердых тел (И.Н. Фетисов) (2008) pdf  PDF (194.02 kB)
  12. (Ф-62) Изучение характеристик солнечной батареи (И.Н. Фетисов) (2019) pdf PDF (368 KB)
  13. (Ф-81) Электронный спиновый резонанс (О.Ю. Дементьева, С.Л. Тимченко, В.В. Филатов) (2014) pdf  PDF (1.15 MB)
  14. (Ф-106) Изучение характеристик p-n перехода (Б.Е. Винтайкин, О.Ю. Дементьева, В.А. Козлов) (2018) icon PDF (933 kB)

Я-серия

  1. (Я-3) Радиоактивность ядер. Взаимодействие α- и β-излучений с веществом (С.П.Бабенко, И.Н.Алиев) (2010) Электронное издание
  2. (Я-4) Методы радиоактивных индикаторов и определение периода полураспада (И.Н. Фетисов) (1991)  pdf PDF (298.45 kB)
  3. (Я-7) Радиоактивные излучения и дозиметрия (Г.В. Балабина, И.Н. Фетисов) (1997)  pdf PDF (225.13 kB)
  4. (Я-60) Определение постоянной распада для электронного захвата в калии-40 (И.Н. Фетисов) (2007) pdf PDF(201.59 kB)
  5. (Я-61) Естественная радиоактивность калия (И.Н. Фетисов) (2008) pdf PDF(234.5 kB)
  6. (Я-62) Космические лучи (Н.К. Веритимус, И.Н. Фетисов) (2008)  pdf PDF (214.33 kB)
  7. (Я-63) Радиоактивность (И.Н. Фетисов) (2008)  pdf PDF (209.78 kB)
  8. (Я-64) Статистика радиоактивного распада (И.Н. Фетисов) (2009)  default PDF (3.7 MB)
  9. (Я-65) Естественная радиоактивность воздуха (И.Н. Фетисов) (2010)  pdf PDF (181.56 kB)
  10. (Я-66) Радиактивность. Ослабление гамма-лучей (И.Н. Фетисов) (2015)  pdf  PDF (1.1 MB)
  11. (Я-67) Естественная бета-радиоактивность (И.Н, Фетисов) (2015)  pdf  PDF (838.55 kB)

Основная литература (ОЛ)

 

1.     Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Квантовая физика.– М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2021. – 528 с. ( Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Квантовая физика.– М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2012. – 528 с. Электронное издание)

 

    2.    Винтайкин Б.Е. Физика твердого тела. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 360  с. 

 

 

 

 

 

 

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Кн. 5. – М.: Наука. Физматлит. 1998. – 368 с.

4. Матвеев А.Н. Атомная физика. – М.: Высшая школа, 1989. – 439 с.

5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика. Часть 1. – М.: Наука, 1986. – 416 с.

6. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика. Часть II. – М.: Наука, 1989. – 416 c.

7. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001 – 432 с.

8. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1988 – 527 с.

Дополнительная литература (ДЛ)

  1. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики, М.: Наука, 1983.
  2. Иродов И.Е. Квантовая физика. Основные законы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 272 с.
  3. Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 200 с.
  4. Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики. Т2. – М.: Дрофа, 2004. – 432 с.
  5. Толмачев В.В., Федотов А.А., Федотова С.В. Основы квантовой механики: Учебное пособие. – Москва-Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2005. – 240 с.
  6. Шпольский Э.В. Атомная физика. т.1: Введение в атомную физику. – М.: Наука, 1984. – 552 с.
  7. Шпольский Э.В. Атомная физика. т.2: Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома. – М.: Наука, 1984. – 439 с.
  8. Толмачев В.В., Скрипник Ф.В. Квазиклассическая и квантовая теория атома водорода. – Москва-Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2008. – 132 с.
  9. Толмачев В.В., Скрипник Ф.В. Физические основы электроники. – Москва-Ижевск: НИЦ “Ре-гулярная и хаотическая динамика”, Институт компьютерных исследований, 2009. – 464 с.
  10. Иродов И.Е. Задачи по квантовой физике. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2006. – 216 с.

Методические пособия (МП)

  1. Мартинсон Л.К. Методические указания по решению задач по курсу общей физики, разделы “Элементы квантовой механики”, “Физика твердого тела”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Ба-умана, 1983. – 64 с.
  2. Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Методические указания к домашнему заданию по курсу общей физики, раздел “Элементы квантовой механики” – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, – 23 с. iconPDF;
  3. Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Методические указания к решению задач по курсу общей физики:
    а) раздел “Квантовая природа излучения. Гипотеза Планка” – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 24 с.;pdf
    б) раздел “Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 20 с. iconPDF;
    в) раздел “Уравнение Шредингера. Стационарные задачи квантовой механики”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 32 с. iconPDF;
    г) раздел “Измерение физических величин в квантовых системах”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 20 с. iconPDF;
    д) раздел “Квантовая статистика Ферми-Дирака. Электронный газ”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 26 с. iconPDF;
    е) раздел “Квантовые свойства атомов”. – Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 36 с. iconPDF;
    ж) раздел “Физика атомного ядра и элементарных частиц”. – Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 35 с. iconPDF;
  4. Константинов М.Ю. Методические указания к решению задач по курсу общей физики, раз-дел “Принцип суперпозиции в квантовой механике”. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 24 с. iconPDF;

 

Студенты, аспиранты и сотрудники МГТУ им. Н. Э. Баумана могут получать доступ к бесплатным ресурсам web-портала bmstu.press

Модуль 5

Рубежный контроль № 5 проводится на 9/10 неделе по материалу модуля 1 (лекции 1 – 7, практические занятия 1 – 5, лабораторные работы 1 – 4). На нём оценивается усвоение теоретического материала первых семи лекций, защита выполненных трех лабораторных работ, защита первого домашнего задания, посещаемость семинаров, решение текущих семинарских задач, запланированных в качестве самостоятельной работы.

  1. Тепловое излучение, его спектральные и интегральные характеристики. Закон Кирхгофа. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана.
  2. Испускательная способность тела при тепловом излучении, ее физический смысл.
  3. Поглощательная способность тела при тепловом излучении, ее физический смысл и размерность.
  4. Физический смысл полной энергетической светимости , ее размерность.
  5. Дискретный характер испускания и поглощения электромагнитного излучения веществом. Формула Планка для равновесного теплового излучения. Квантовое объяснение законов теплового излучения.
  6. Физический смысл постоянной Планка, ее размерность.
  7. Фотоэффект, его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения.
  8. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, его физический смысл.
  9. Красная граница фотоэффекта, ее физический смысл.
  10. Эффект Комптона. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения.
  11. Ядерная модель атома. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода в теории Бора.
  12. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Гипотеза де Бройля. Опыты, подтверждающие наличие волновых свойств у микрочастиц.
  13. Физический смысл условия Брэгга-Вульфа.
  14. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Принцип суперпозиции в квантовой механике.
  15. Условие нормировки волновой функции, его физический смысл.
  16. Уравнение Шредингера, его свойства. Статистическая интерпретация волновой функции.
  17. Стационарные состояния, их временная зависимость. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
  18. Частица в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Квантование энергии. Плотность вероятности для различных состояний частицы.
  19. Частица в трехмерной потенциальной яме с абсолютно непроницаемыми стенками. Энергетический спектр частицы. Понятие о вырождении энергетических уровней.
  20. Движение микрочастицы в области одномерного потенциального порога.
  21. Надбарьерное отражение квантовой частицы в случае потенциального порога, его физическая причина.
  22. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект. Сканирующий туннельный микроскоп.
  23. Коэффициент прозрачности потенциального барьера, его физический смысл.
  24. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора, анализ его решений.
  25. Основные постулаты квантовой механики. Вероятностный характер результатов измерений в квантовой механике.
  26. Основные постулаты квантовой механики. Представление физических величин операторами. Гамильтониан квантовой системы как оператор полной энергии.
  27. Основные постулаты квантовой механики. Вероятностный характер результатов измерений в квантовой механике. Вычисление средних значений физических величин в квантовых системах.
  28. Условия возможности одновременного измерения разных механических величин в квантовой механике. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
  29. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Спектр атома водорода.
  30. Квантовые числа электрона в атоме водорода, их физический смысл.
  31. Энергия ионизации атома, ее физический смысл.

Модуль 6

 

Рубежный контроль № 6 проводится на 15/16-й неделе по материалу модуля 2 (лекции 8 – 14, практические занятия 6 – 8, лабораторные работы 6 – 7). На аттестации оценивается усвоение теоретического материала, защита выполненных двух лабораторных работ по аттестуемой теме, защита второго домашнего задания, посещаемость семинаров и решение текущих семинарских задач, запланированных в качестве самостоятельной работы по аттестуемой теме.

  1. Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике. Симметричные и антисимметричные состояния тождественных микрочастиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули.
  2. Статистика Бозе-Эйнштейна. Функция распределения Бозе-Эйнштейна. Свойства идеального газа бозе-частиц.
  3. Статистика Ферми-Дирака. Функция распределения Ферми-Дирака. Вырожденный электронный газ. Энергия Ферми. Температура вырождения.
  4. Температура Ферми системы тождественных фермионов, ее физический смысл.
  5. Квантовые распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Их предельный переход в классическое распределение Максвелла-Больцмана.
  6. Работа выхода электрона из металла, ее физический смысл.
  7. Электроны в периодическом поле кристалла. Образование энергетических зон. Валентная зона и зона проводимости.
  8. Зонная теория твердых тел. Структура зон в металлах, полупроводниках и диэлектриках.
  9. Собственная проводимость полупроводников. Носители тока в собственных полупроводниках. Концентрация электронов и дырок в чистых полупроводниках. Температурная зависимость собственной проводимости полупроводников. Уровень Ферми в чистых полупроводниках.
  10. Примесная проводимость полупроводников. Концентрация основных и неосновных носителей в полупроводниках n-типа. Уровень Ферми примесного полупроводника n-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника n-типа.
  11. Примесная проводимость полупроводников. Концентрация основных и неосновных носителей в полупроводнике p-типа. Уровень Ферми примесного полупроводника p-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника p-типа.
  12. Фотопроводимость полупроводников. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда.
  13. Красная граница фотопроводимости полупроводников.
  14. Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение.
  15. Контактные явления в полупроводниках. P-n переход, его вольтамперная характеристика и выпрямляющие свойства.

Вопросы к экзамену по физике (2-й курс 4-й семестр)

1. Тепловое излучение. Интегральные и спектральные характеристики излучения. Закон Кирхгофа. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана.

2. Дискретный характер испускания и поглощения излучения веществом. Формула Планка для равновесного теплового излучения.

3. Фотоэффект, его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Фотоны. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения.

4. Эффект Комптона. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения.

5. Ядерная модель атома Резерфорда-Бора. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода в теории Бора.

6. Гипотеза де Бройля. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Опыты по дифракции микрочастиц.

7. Волновая функция, ее вероятностный смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Принцип суперпозиции в квантовой механике.

8. Уравнение Шредингера, его свойства. Вероятностная интерпретация волновой функции.

9. Стационарные состояния, их временная зависимость. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.

10. Частица в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Кван- тование энергии. Плотность вероятности нахождения частицы для различных состояний.

11. Частица в трехмерном потенциальном ящике. Энергетический спектр частицы. Понятие о вырождении энергетических уровней.

12. Движение микрочастицы в области одномерного потенциального порога. Случай “высокого” и “низкого” порога.

13. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект. Сканирующий туннельный микроскоп.

14. Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора, анализ его решений.

15. Основные постулаты квантовой механики. Представление физических величин операторами. Собственные функции и собственные значения операторов, их связь с результатами измерений.

16. Основные постулаты квантовой механики. Представление физических величин операторами. Вычисление средних значений физических величин.

17. Основные постулаты квантовой механики. Вероятностный характер результатов измерений в квантовой механике.

18. Условия возможности одновременного измерения разных физических величин в квантовой механике. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

19. Уравнение Шредингера для атома водорода. Квантовые числа, их физический смысл.

20. Собственные механический и магнитный моменты электрона. Опыт Штерна и Герлаха.

21. Спонтанное и индуцированное вынужденное излучение. Коэффициенты “А” и “В” Эйнштейна.

22. Принцип работы лазера. Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров, их применение.

23. Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике. Симметричные и антисимметричные состояния тождественных микрочастиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули.

24. Статистика Бозе-Эйнштейна. Функция распределения Бозе-Эйнштейна. Свойства идеального газа бозе-частиц.

25. Статистика Ферми-Дирака. Функция распределения Ферми-Дирака. Вырожденный электронный газ. Энергия Ферми.

26. Квантовые распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Их предельный переход в классическое распределение Максвелла-Больцмана.

27. Электроны в периодическом поле кристалла. Образование энергетических зон. Структура зон в металлах, полупроводниках и диэлектриках.

28. Собственная проводимость полупроводников. Температурная зависимость собственной проводимости полупроводников. Уровень Ферми в чистых полупроводниках.

29. Примесная проводимость полупроводников. Полупроводники p- и n- типа. Уровень Ферми в примесных полупроводниках.

30. Примесная проводимость полупроводников. Уровень Ферми примесного полупроводника n-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника n-типа. Примесная проводимость полупроводников. Уровень Ферми примесного полупроводника p-типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника p- типа.

31. Фотопроводимость полупроводников. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда.

32. Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение.

33. Контактные явления в полупроводниках. P-n переход, его вольтамперная характеристика. Выпрямляющие свойства p-n-перехода.

34. Элементарные частицы, их основные характеристики. Симметрия и законы сохранения в мире элементарных частиц.

35. Элементарные частицы. Виды взаимодействий элементарных частиц. Классификация частиц. Лептоны и адроны. Кварковая структура адронов.

36. Структура атомного ядра. Характеристики ядер: заряд, масса, размеры, энергия связи. Свойства и обменный характер ядерных сил.

37. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Виды радиоактивных излучений. Активность.

 

Номера задач для экзамена по физике за IV семестр, на основе которых были составлены задачи в экзаменационных билетах

Иродов И.Е., 1988г.: 5.293, 6.51, 6.86, 6.91, 6.102, 6.222, 6.225, 6.228, 6.232, 6.233, 6.235, 6.237, 6.241, 6.243, 6.244, 6.245, 6.247, 6.249.

Номера этих же задач в задачнике Иродова И.Е.,1998г.: 5.19, 5.89, 5.132, 5.137, 5.154, 6.277, 6.280, 6.284, 6.288, 6.289, 6.291, 6.293, 5.245, 5.247, 5.248, 5.249, 5.251, 5.253.

Чертов А.Г., Воробьев А.А., 1988г.: 42.10, 45.34, 47.24, 51.2, 51.9, 51.11.