Ответы к экзамену: Вся теория по физике

Теория к РК (по двум модулям) и экзамену.

В данном документе собран единый конспект с пояснениями.
Возможен поиск по содержанию. Все ссылки кликабельны.

Ниже приведено содержание файла и пример оформленного ответа на вопрос:
СОДЕРЖАНИЕ
Тепловое излучение. Интегральные и спектральные характеристики излучения. Закон Кирхгофа. Закон смещения Вина. Закон Стефана Больцмана 5
Объемная плотность энергии теплового излучения и ее связь с испускательной способностью 7
Формула Рэлея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа 8
Дискретный характер испускания и поглощения излучения веществом. Формула Планка для равновесного теплового излучения. 10
Фотоэффект, его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения 11
Эффект Комптона. Дуализм волновых и корпускулярных свойств излучения 12
Ядерная модель атома Резерфорда-Бора. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода в теории Бора 13
Гипотеза де Бройля. Корпускулярно-волновой дуализм материи. Опыты по дифракции микрочастиц 14
Волновая функция, ее вероятностный смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Принцип суперпозиции в квантовой механике 15
Уравнение Шредингера, его свойства. Рассуждения, приводящие к уравнению Шредингера. Вероятностная интерпретация волновой функции 16
Стационарные состояния, их временная зависимость. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. 17
Частица в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Квантование энергии. Плотность вероятности нахождения частицы для различных состояний 18
Частица в трехмерном потенциальном ящике. Энергетический спектр частицы. Понятие о вырождении энергетических уровней 19
Движение микрочастицы в области одномерного потенциального порога. Случай «высокого» и «низкого» порога 20
Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный Эффект. Сканирующий туннельный микроскоп 22
Уравнение Шредингера для гармонического осциллятора, анализ его решений 23
Основные постулаты квантовой механики. Представление физических величин операторами. Собственные функции и собственные значения операторов, их связь с результатами измерений. Вычисление средних значений физических величин. Вероятностный характер результатов измерения в квантовой механике 24
Свойства операторов. Скалярное произведение функций, собственные значения и собственные функции операторов, эрмитово-сопряженные операторы 26
Спектр оператора (дискретный или непрерывный), как спектр значений физической величины 27
Ортогональность собственных значений функций эрмитовых операторов. Коэффициенты разложения по базису 27
Спектры операторов наблюдаемых физических величин 28
Среднее значение физической величины. Понятия ансамбля и среднего по ансамблю 29
Коммутатор и условия возможности одновременного измерения разных физических величин в квантовой механике. Соотношения неопределенностей Гейзенберга 30
Уравнение Шредингера для атома водорода 31
Главное квантовое число и значения энергии. Орбитальное квантовое число и магнитное квантовое число. Модуль орбитального механического момента и его проекция на выделенное направление. Кратность вырождения 32
Спектр излучения и поглощения для атома водорода. Правило отбора. Диаграмма Гротриана. Серии Лаймана, Бальмера и Пашена. Формула Бальмера-Ридберга 33
Орбитальный магнитный момент электрона. Гиромагнитное отношение. Магнетон Бора 34
Спин. Модуль собственного механического момента электрона и его проекция на выделенное направление 35
Опыт Штерна и Герлаха. Собственный магнитный момент электрона 35
Спонтанное и вынужденное излучение. Коэффициенты Эйнштейна. Формула Планка 37
Свойства вынужденного излучения. Среды с инверсной заселенностью 40
Лазеры. Принцип работы лазеров. Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров, их применение 41
Принцип неразличимости (принцип тождественности) одинаковых микрочастиц. Оператор перестановки 42
Симметричные и антисимметричные состояния. Бозоны и фермионы 42
Волновая функция системы невзаимодействующих бозонов. Волновая функция невзаимодействующих бозонов. Принцип Паули (запрет Паули) 44
Плотность квантовых состояний для системы свободных микрочастиц. g(E) для электронов и фотонов 45
Статистика Бозе-Эйнштейна. Функция распределения Бозе-Эйнштейна. Свойства идеального газа бозе-частиц 47
Распределение Бозе-Эйнштейна в случае переменного числа частиц 50
Статистика Ферми-Дирака. Функция распределения Ферми-Дирака. Вырожденный электронный газ. Энергия Ферми 51
Связь функции распределения частиц по энергиям с плотностью квантовых состояний и функцией Ферми-Дирака/Бозе-Эйнштейна. Формула Планка 54
Нахождение средних значений физических величин при помощи функции распределения по энергиям 55
Вырождение. Температура вырождения (температура Ферми) 55
Квантовые распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Их предельный переход в классическое распределение Максвелла-Больцмана 56
Сверхпроводимость. Стационарный и нестационарный эффект Джозефсона 57
Электроны в периодическом поле кристалла. Образование энергетических зон. Структура зон в металлах, полупроводниках и диэлектриках 58
Собственная проводимость полупроводников. Температурная зависимость собственной проводимости полупроводников. Уровень Ферми в чистых полупроводниках 60
Примесная проводимость полупроводников. Полупроводники n- и p- типа. Уровень Ферми примесного полупроводника n- и p- типа. Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника n- и p- типа. 61
Фотопроводимость полупроводников. Внутренний фотоэффект. Процессы генерации и рекомбинации 62
Эффект Холла в полупроводниках, его практическое применение 63
Контактные явления в полупроводниках. p-n переход, его вольтамперная характеристика. Выпрямляющие свойства p-n перехода 65
Элементарные частицы, их основные характеристики. Виды взаимодействий элементарных частиц. Классификация частиц. Лептоны и адроны. Кварковая структура адронов. Симметрия и законы сохранения в мире элементарных частиц. Теорема Эмми Нетер 67
Структура атомного ядра. Характеристики ядер: заряд, масса, размеры, энергия связи. Свойства и обменный характер ядерных сил 69
Обменный характер электромагнитного излучения 71
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Виды радиоактивных излучений. Активность 72

ПРИМЕР ОФОРМЛЕННОГО ОТВЕТА НА ВОПРОС