Контрольні запитання для модульного контролю по курсу «Фізичні основи сучасних технологій»

Контрольні запитання для модульного контролю по курсу «Фізичні основи сучасних технологій»

Частина перша. Елементи квантової механіки.

1. Поясніть, що таке корпускулярно-хвильовий дуалізм світла в квантовій механіці?
2. Напишіть формулу, яка описує електромагнітну хвилю, яка розповсюджується вздовж певного напрямку в просторі?
3. Що таке хвильовий вектор? Напишіть формулу для його визначення.
4. Напишіть формулу, що пов'язує енергію і частоту світла.
5. Напишіть формулу, що пов'язує імпульс і хвильове число.
6. Що таке фотоелектричний ефект?
7. Намалюйте вольт-амперну характеристику фотоефекту. Поясніть малюнок.
8. Напишіть формулу Ейнштейна для фотоефекту.
9. Що таке червона границя фотоефекту? Напишіть формулу для її розрахунку.
10. Напишіть формулу, що описує хвилю де Бройля.
11. Напишіть формули, які визначають довжину хвилі де Бройля і її частоту.
12. Який експеримент доводить корпускулярно-хвильову природу електронів в квантовій механіці?
13. Напишіть формули, що описують співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Поясніть їх.
14. Що таке псі-функція, який її фізичний зміст?
15. Напишіть рівняння Шредінгера. Що можна знайти за допомогою рівняння Шредінгера?
16. Що таке оператор в квантовій механіці?
17. Напишіть вираз, що визначає оператор Гамільтона.
18. Який фізичний зміст хвильової функції?
19. Напишіть умову нормування хвильової функції.
20. Перерахуйте стандартні умови, яким повинна задовольняти хвильова функція.
21. Напишіть вираз для хвильової функції частинки в нескінченно глибокій одномірній ямі.
22. Напишіть формулу, що визначає можливі значення енергії частинки в нескінченно глибокій одномірній ямі.
23. Що таке момент імпульсу частинки? Що таке плече імпульсу частинки?
24. Перерахуйте чотири оператори, пов'язані з моментом імпульсу в квантовій механіці, який їх фізичний зміст?
25. Напишіть операторне рівняння, з якого можна визначити власні значення квадрату моменту імпульсу.
26. Напишіть формулу, що визначає власні значення квадрату моменту імпульсу.
27. Напишіть формулу, що визначає власні значення модуля моменту імпульсу.
28. Напишіть формулу, що визначає проекцію модуля моменту імпульсу на вибраний напрямок.
29. Що називається прецесією вектора навколо вибраної осі?
30. Що називається тунельним ефектом?
31. Що називається коефіцієнтом проходження частинки крізь бар'єр?
32. Напишіть формулу, яка визначає коефіцієнт проходження частинки крізь бар'єр.
33. Що називається гармонічним осцилятором?
34. Напишіть рівняння Шредінгера для одномірного гармонічного осцилятора.
35. Напишіть формулу, що визначає енергію одномірного гармонічного осцилятора.
36. Напишіть рівняння Шредінгера для атома водню.
37. Напишіть формулу, що визначає енергію атома водню.
38. Перерахуйте квантові числа атома водню, вкажіть, яких значень вони можуть набувати.
39. Що таке правила відбору? Які переходи в атомі водню є дозволеними?
40. Напишіть формулу для магнітного дипольного моменту електрону, що рухається по круговій орбіті.
41. Що називається гіромагнітним відношенням? Яке гіромагнітне відношення електону в класичній і квантовій механіці?
42. Що таке спін електрону? Яким є відношення спінового магнітного і механічного моментів?
43. Сформулюйте і поясніть принцип заборони Паулі.

Частина друга. Елементи квантової статистики.

1. Що вивчає квантова статистика?
2. Що називається фазовим простором в квантовій статистиці?
3. Запишіть співвідношення невизначеностей для фазового простору.
4. Поясніть, яким чином можна визначити середнє число частинок з енергією E_i в одному квантовому стані?
5. Які частинки називаються ферміонами? Наведіть приклади ферміонів.
6. Які частинки називаються бозонами? Наведіть приклади бозонів.
7. Сформулюйте принцип заборони Паулі.
8. Запишіть формулу, яка визначає розподіл Фермі-Дірака.
9. Запишіть формулу, яка визначає розподіл Бозе — Ейнштейна.
10. Запишіть формулу, яка визначає розподіл Больцмана.
11. Запишіть формулу, яка визначає енергію вільних електронів в металі.
12. Як змінюється густина квантових станів при зростанні енергії електронів?
13. Як змінюється густина квантових станів при зростанні об'єму зразка?
14. Що називається енергією Фермі?
15. Що називається поверхнею Фермі?
16. Запишіть формулу, що описує розподіл Фермі — Дірака в металі.
17. Що називається температурою Фермі електронів у металі?

Частина третя. Елементи зонної теорії твердих тіл.

1. Який вигляд має спектр вільних електронів в металі?
2. Яким умовам повинна задовольняти хвильова функція вільних електронів в металі?
3. Який вигляд має залежність вільних електронів від хвильового вектора в металі?
4. Що таке заборонена зона енергії електронів в металі?
5. Що таке дозволена зона енергії електронів в металі?
6. Що таке зона Брюллюєна?
7. Поясніть, чому можна вважати, що енергія електронів в межах дозволених зон є квазінеперервною?
8. Які фактори лежать в основі класифікації кристалів на метали, діелектрики і напівпровідники?
9. Намалюйте зонну структуру металу. Якою повинна бути ширина забороненої зони металу?
10. Намалюйте зонну структуру напівпровідника. Якою повинна бути ширина забороненої зони металу?
11. Намалюйте зонну структуру діелектрика. Якою повинна бути ширина забороненої зони металу?
12. Що називається ефективною масою електрона? Який її фізичний зміст?
13. Чи може бути ефективна маса електрону від'ємною?
14. Якими є причини появи електричного опору металів?
15. Що називається дрейфовою швидкістю електронів?
16. Напишіть формулу, що визначає стаціонарне значення дрейфової швидкості електронів.
17. Що називається рухливістю електронів? Напишіть формулу для визначення рухливості електронів.
18. Що називається питомою електропровідністю металу? Напишіть формулу для обчислення електропровідності металу.
19. Що називається діркою в напівпровідниках?
20. Які напівпровідники називаються власними, а які домішковими?
21. Намалюйте, який вигляд має залежність електропровідності власних напівпровідників від температури? Яким чином з цієї залежності можна визначити ширину забороненої зони?
22. Які напівпровідники називаються донорними, а які акцепторними?
23. Які носії струму в напівпровідниках називаються основними, а які неосновними?
24. Намалюйте, який вигляд має залежність провідності від температури для домішкового напівпровідника. Прокоментуйте малюнок.
25. Чому поблизу p-n переходу формуються області з просторовим електричним зарядом?
26. Намалюйте схему енергетичних зон p-n переходу. Прокоментуйте малюнок.
27. Які фактори визначають рух електронів і дірок через p-n перехід?
28. Які струми протікають через незміщений p-n перехід?
29. Що відбудеться з струмами, що протікають через p-n перехід при його прямому зміщенні?
30. Що відбудеться з струмами, що протікають через p-n перехід при його оберненому зміщенні?
31. Що називається вольт-амперною характеристикою діоду? Намалюйте вольт-амперну характеристику діоду.
32. Які діоди називаються тунельними? Намалюйте вольт-амперну характеристику тунельного діоду. Прокоментуйте малюнок.
33. Намалюйте енергетичну діаграму тунельного діоду. В чому полягає відмінність енергетичної діаграми звичайного і тунельного діоду?

Частина четверта. Кристалографія та динаміка кристалічних структур.

1. Дайте визначення кристалічної решітки.
2. Що називається елементарною коміркою? Яким чином можна визначити елементарну комірку?
3. Що розуміють під симетрією кристалічної решітки?
4. Що називається перетвореннями або операціями симетрії? Які операції симетрії ви знаєте?
5. Що називається елементами симетрії? Які елементи симетрії ви знаєте?
6. Що називається групою симетрії?
7. На які групи класифікуються кристали за характером зв'язку?
8. Які дефекти кристалічних структур ви знаєте?
9. Що називається теплоємністю твердих тіл?
10. Сформулюйте визначення температури Дебая.
11. Що називається фононом?

Частина п'ята. Магнітні властивості металів.

Дата добавления: 2015-11-04