билеты08 теория задачи (56стр) (798014), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Испускание эл-оновнагретым металлом называется термоэлектронной эмиссией. Ее исследованиеосуществляется с помощью вакуумного диода. Катод нагревается током от внешнейбатареи, а на оба электрода подается напряжение от анодной батареи. С ростом Uа всебольше электронов отсасывается электр. полем к аноду и при определенном значенииUа все вылетевшие из катода эл-оны получают возможность достигнуть анода.Дальнейший рост Uа не может увеличить силу анодного тока-ток достигает насыщения.Ток насыщения характеризует эмиссию. Если в единицу времени с единицыповерхности катода вылетает N эл-онов, то плотность тока насыщения будет равнаjнас=Ne.
Изменяя плотность тока насыщения при различной силе тока накала, можнонайти кол-во эл-онов, вылетающих с единицы пов-ности при разных температурах.jнас=AT2exp{-eϕ/kT}-формула Ричардсона-Дешмана. А=конст. График этой ф-ции ветвь параболы в первой плоскости. Формула Ричардсона отличается только наличиемT1/2 вместо T2.Билет №281.
Взаимодействие ядерных излучений с веществом. Детектирование различныхизлучений. Дозиметрия и защита.Доза излучения – энергия, поглощенная веществом на ед. массы. Мощность дозы –доза за ед. времени [1 Гр(грей) – 1 кг за 1 с получит 1Дж]. Экспозиционная доза – дозарентген и γ-излучения, определяемая по ионизации воздуха. Это отношениесуммарного заряда ионов 1-го знака, созданных в воздухе на массу этого воздухаD=(∑∆Q)/∆m=Кл/кг=рентген, 1 Р =2,5·10-4 Кл/кг.Эквивалентная доза – доза на коэф-т качестваH=D·K (K показывает на сколько выше радиационнаяопасность в случае хронического облучения человекадля данного излучения при одинаковой поглощеннойдозе).
В – биологический эквивалент рентгена –доза любого ионизированного излучения,производящего такое же биологическое действие каки доза γ-лучей в 1 рентген.1 Зб(зибберт) = 1 Бэр = 1 Дж/кг. 40-200 мБэр в год –норма. Онкологическая норма – не больше 10 Гр за 3-4 недели. Прохождениеизлучения через вещество. I=Ioe-τx, где τ – коэф-т поглощения. 1- фотоэффект 2 –комптоновский эффект 3 – рождение пары е- + n Регистрация частиц. 1) трековыйдетектор a)камера Вильсона (трек за счет конденсации на ионах пересыщенных паровкакой-либо жидкости) б) Диффузионная камера (-||-), в) пузырьковая камера(пересыщенные пары заменены прозрачной перегретой жидкостью, частица оставляеттрек из пузырьков пара), в)искровая камера (искры на металлических электродах)г)Эмульсионная камера (действие на фотоэмульсию).
2) счетчики: а).сцинтилляционные счетчики (пр-п: заряж. частица, пролет. через в-во, вызываетвозбуждение атомов, затем атомы испускают регистрир. видимый свет), б).полупроводниковые счетчики (частица, проходя через запертый диод, порождает эл-ныи дырки=>возникает эл. импульс).2. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия. ФормулаРичардсона-Дэнемена.Наименьшая энергия, которую необходимо сообщить эл-ону для того чтобы удалитьего из твердого или жидкого тела в вакуум, называется работой выхода. Ееобозначают eϕ, где ϕ - величина, называемая потенциалом выхода. Работа выходаэлектрона из металла определяется выражением: eϕ=Ep0-EF (в предположении, чтотемпература металла равна 0 К (Ep0 - полная работа выхода )).
При других температурахработу выхода также определяют как разность глубины потенциальной ямы и уровняФерми. Работа выхода сильно зависит от состояния пов-ности металла. Притемпературах, отличных от абсолютного нуля, имеется некоторое кол-во эл-нов,энергия которых достаточна для того, чтобы преодолеть потенциальный барьер награнице металла.
При повышении температуры их кол-во растет. Испускание эл-оновнагретым металлом называется термоэлектронной эмиссией. Ее исследованиеосуществляется с помощью вакуумного диода. Катод нагревается током от внешнейбатареи, а на оба электрода подается напряжение от анодной батареи. С ростом Uа всебольше электронов отсасывается электр.
полем к аноду и при определенном значенииUа все вылетевшие из катода эл-оны получают возможность достигнуть анода.Дальнейший рост Uа не может увеличить силу анодного тока-ток достигает насыщения.Ток насыщения характеризует эмиссию. Если в единицу времени с единицыповерхности катода вылетает N эл-онов, то плотность тока насыщения будет равнаjнас=Ne.
Изменяя плотность тока насыщения при различной силе тока накала, можнонайти кол-во эл-онов, вылетающих с единицы пов-ности при разных температурах.jнас=AT2exp{-eϕ/kT}-формула Ричардсона-Дешмана. А=конст. График этой ф-ции ветвь параболы в первой плоскости. Формула Ричардсона отличается только наличиемT1/2 вместо T2.Билет №291.
Тепловое излучение. Интегральные и спектральные характеристики излучения.Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина.В нагретых телах часть внутренней энергии вещества может превращаться в энергиюизлучения. Поэтому нагретые тела являются источниками электромагнитногоизлучения в широком диапазоне частот. Это излучение называют тепловымизлучением.
Способность теплового излучения находиться в равновесии сизлучающим телом отличает тепловое излучение от других видов излучения тел.Характеристики теплового излучения. Поток лучистой энергии, излучаемойединицей поверхности нагретого тела в единицу времени в узком диапазоне частот dω:dR=rdω, где r - спектральная испускательная способность тела или спектральнаяплотность энергетической светимости. R=0∫∞ rω,T dω - интегральнаяиспускательная способность тела или его энергетическая светимость.
rω,T dω= rλ,Tdλ=> rλ,T=rω,T dω/ dλ= rω,T(2πc/λ2). Cпектральная поглощательная способностьaω,T=dФ’ω/ dФω. dФ’ω - поток, поглощенный телом, dФω - поток, падающий на тело.Тело, у которого поглощательная способность меньше единицы и одинакова по всемудиапазону частот, называют серым телом. Абсолютно черное тело- тело, у которогона всех частотах и при любых температурах поглощательная способность равнаединице.
Закон Кирхгоффа., r* - спектральныеиспускательные способности АЧТ по шкале частот или длин волн. Закон СтефанаБольцмана. R*=σT4. Постоянная Стефана-Больцмана σ=5,6686 Вт/(м2(К4). Законсмещения Вина.=>=>=>, гдем/К.2. Собственная проводимость полупроводников. Концентрация электронов и дырокв чистых полупроводниках. Температурная зависимость проводимости беспримесныхполупроводников. Уровень Ферми в чистых полупроводниках.Собственная проводимость возникает врезультате перехода электронов с верхнихуровней валентной зоны в зону проводимости.При этом в зоне проводимости появляетсянесколько носителей тока – электронов,занимающих место вблизи дна зоны;одновременно в валентной зоне освобождаетсятакое же число мест на верхних уровнях, врезультате чего появляются дырки.
Придостаточно высокой температуре тепловоедвижение может разорвать отдельные связи, освободив один э-н . Покинутое место эном перестает быть нейтральным, в его окрестности возникает избыточныйположительный заряд «+е», т.е. образуется дырка. На это место может перескочить э-нодной из соседних пар. В результате дырка начинает также странствовать по кристаллу,как и освободившийся э-н. Уровень Ферми для чистых полупроводников лежитпосередине запрещенной зоны EF=ΔE/2. Распределение электронов по уровнямвалентной зоны и зоны проводимости описывается функцией Ферми-Дирака<ni>=1/[exp{(Ei-EF)/kT}+1].
Уровни зоны проводимости лежат на хвосте кривойраспределения, поэтому вероятность их заполнения электронами – распределениеБольцмана f(E)= const exp{-ΔE/2kT}, полагая E-EF=ΔE/2. Каждой температуре соотв.опр. равновесная концентрация э-нов и дырок, ктр. изменяется пропорциональноэтому выражению. => Электропроводность собственных полупроводников σ=σ0exp{ΔE/2kT}, где σ0 -величина, изменяющаяся с температурой гораздо медленнее, чемэкспонента, поэтому ее в первом приближении можно считать константой.Билет №301. Частица в трехмерном потенциальном ящике.
Энергетический спектр частицы.Понятие о вырождении энергетических уровней.Потенциальный ящик: G={(x,y,z):0<x<a1,0<y<a2,0<z<a3}. U(x,y,z)={0: (x,y,z)∈G, ∞:(x,y,z)∉G}. Будем искать волновую функцию в виде произведения: ψ(x,y,z)= ψ1(x) ψ2(y)ψ3(z)=>(1/ψ1(x))(d2ψ1(x)/dx2)+ (1/ψ2(y))(d2ψ2(y)/dy2)+(1/ψ3(z)) (d2ψ3(z)/dz2)=2m0E/ħ2. Первое слагаемое в левой части зависит только от x, а второе - только отy.Поскольку их сумма равна постоянной величине, то это означает, что каждое изслагаемых также представляет собой постоянную величину.
Получаем три одномерныхуравнения: d2ψ1(x)/dx2+2m0E1ψ1(x)/ ħ2=0, d2ψ2(y)/dy2+2m0E2ψ2(y)/ ħ2=0,d2ψ3(z)/dz2+2m0E3ψ3(z)/ ħ2=0=>аналогично для ψ2(y) и ψ3(z)=>, а её энергетический спектрЭнергетический уровень, которому соответствует не одно, а несколько состоянийчастицы, называется вырожденным уровнем, а число соответствующих емусостояний называется кратностью вырождения или степенью вырождения уровня.2. Принцип неразличимости тождественных частиц в квантовой механике.Симметричные и антисимметричные состояния тождественных микрочастиц.Фермионы и бозоны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
