билеты08 теория задачи (56стр) (798014), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Причем частота,фаза и поляризация вынужденного ивнешнего излученийсовпадают, то есть оба квантаполностью тождественны (рис.1в). Под действиемэлектромагнитного излучениямогут происходить переходыне только с более высокогоэнергетического уровня наболее низкий, но и в обратномнаправлении, чтосоответствует акту поглощения. Для того чтобы преобладали переходы, при которыхпроисходит излучение энергии, необходимо создать инверсную населенностьвозбужденного уровня Ej, то есть создать повышенную концентрацию атомов илимолекул на этом уровне. Процесс создания инверсной населенности – накачка. Длясоздания инверсной населенности прим.
3-х уровневая схема: 1)молекулыпривнесенной из вне энергией переводятся из основного I в возб. III сост. Уровень III –такой, что время жизни молекул очень мало 10-8, если на ур-не II вр. жизни мол-л 10-3,то молекулы спонтанно без излучения переходя с ур-ня III будут накапливаться на урне II (метастабильном). Созданная т.о. инверсная населенность обеспечит усл-я дляусиления излучения. среда в ктр. создана инверсная населенность – активная. Однакогенерация оптич. колебаний может возникнуть только в том случае, если вынужденноеизлучение, раз возникнет будет вызывать новые акты.
Для создания такого пр-саактивную среду помещают в оптич. резонатор. Опт. резонатор – сист. из 2 зеркалмежду ктр. располагается активная среда. Важнейшее св-во зеркал – высокий коэф.отражения. С ур-ня II на I могу происходить и спонтанные и вынужденные переходы.При спонт. переходе одного из атомов испускается фотон, ктр. вызывает вынужденныепереходы др. атомов, тоже сопровождающиеся излучением фотонов. Развиваетсялавинообразный процесс.
Оптический резонатор ориентирует направление движфотонов вдоль оси кристалла. При достижении опр. мощности излучение выходитчерез зеркала (особенно через полупрозрачное).Особенности: 1)выс. монохроматичность 2)малая расходимость пучка 3)больш.интенсивность 4)выс. когерентностьТипы лазеров: 1)твердотельные 2)полупроводниковые 3)жидкостные 4)газовыеПрименение: 1)высокоточная мех. обработка 2)в медицине (скальпель) 3)Оружие2.Деление тяжелых ядер, цепные реакции. Термоядерный синтез.Ядерные реакции – столкновение между собой ядер или элементарных частиц.Деление ядра. Происходит при облучении ядра нейтронами.
Образуются осколкиделения примерно равных масс (чаще всего в отношении 2 : 3). Осколки перегруженынейтронами, в результате чего они выделяют по нескольку нейтронов, большинствоиспускается мгновенно, часть (0,75%) с запаздыванием до 1 мин.Ядра 238U делятся только нейтронами с энергией не меньше 1 МэВ. При меньших –поглощаются ядром U без последующего деления.→образуется возбужденное ядро239U, энергия возбуждения которого выделяется в виде γ-фотона.(Это процессрадиационного захвата). Далее ядро распадается → Np(нептуний) → Pu(плутоний)Цепные реакции. Испускание при делении ядер 235U, 239Pu, 233U нескольких нейтроновделает возможным осуществление цепной ядерной реакции.
Испущенные при делении1 ядра z нейтронов могут вызвать деление z ядер, в результате будет испущено z2нейтронов, которые вызовут деление z2 ядер, и т.д.Термоядерный синтез. Для синтеза ядер (слияние легких ядер в одно) необходимыочень высокие температуры. Чтобы преодолеть потенциальный барьер, обусловленныйкулоновским отталкиванием, ядра с порядковым номером должны обладать энергиейE=Z1Z2e2/rя, где rя – радиус действия ядерных сил (~2·10-13 см).
Для Z1=Z2=1 Е≈0,7 МэВ.Тогда средняя температура порядка 2·109 К. Но синтез может протекать и при меньшейтемпературе порядка 107 К.В водородной бомбе реакция дейтерия и трития носит резонансный характер,сопровождается выделением энергии (17,6 МэВ).Билет №81. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия. ФормулаРичардсона-Дэнимана.2. Структура атомного ядра. Характеристики ядер: заряд, размеры, масса, энергиясвязи.
Свойства и обменный характер ядерных сил.Ядра состоят из нуклонов (протонов и нейтронов). Qp = +е; Mp= 938,28 МэВ = 1836 Me;Sp = Sn =½; Qn = 0; Mn = 939,57 МэВ. В свободном состоянии n = p + e- +⎯ν. μp=μn=-3/2.Характеристики атомного ядра: Зарядовое число Z – кол-во р в ядре, определяет егозаряд = +Ze. Z – порядковый номер эл-та в таблице Менделеева (атомный номер).Число нуклонов – А – массовое число ядра. Число нейтронов – Nn = А – Z.Обозначения ядер: Изотоп – ядра с одинаковым Z, разными А. Изобары – одинаковоеА.
Изотоны – одинаковое N. Изомеры – одинаковые Z и А и разный периодполураспада. Размер ядра: В первом приближении – шар, радиус = 1,3*10-13*А1/3см =1,3*А1/3Ферми. Масса ядра mя: всегда меньше суммы масс нуклонов (т.к. часть – наэнергию связи: Eсв=c2{[Zmp+(A-Z)mn]-mя} = работе, которую нужно совершить, чтобыразделить образующие ядро нуклоны и удалить их друг от друга на расстояние прикотором они не взаимодействуют. Eсв=c2{[ZmН+(A-Z)mn]-mа}, где mH – масса водорода,ma – масса атома. Дефект массы: Δ = [Zmp+(A-Z)mn]-mя.
Свойства и обменныйхарактер. Нуклоны притягиваются друг к другу, удерж. на расст. ≈ 10-13 см, несмотряна сильное кулоновское отталкивание между протонами. Ядерное взаимодействиемежду нуклонами – сильное взаимодействие. Особенности ядерных сил: 1)короткодействующие (≈ 10-13см). Если < 10-13см, то нуклоны отталкиваются. 2) независят от заряда нуклонов. 3) зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов.
4) неявляются центральными (т.к. зависят от ориентации спинов. 5) обладают свойствомнасыщения. Каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом нуклонов.Взаимодействие между нуклонами передается посредством виртуальных частиц πмезонов (носителей ядерных сил). Существуют π+, π-, π0 мезоны. Заряд π+, π- = заряду е.Масса = 273 me. Масса π0 = 264 me.
S(всех) = 0. Все π мезоны не стабильны. Врезультате виртуальных процессов: p ↔ n + π+; n ↔ p + π-; p ↔ p + π0; n ↔ n +π0Нуклон в облаке виртуальных π ммезонов.Билет №91. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект.Сканирующий туннельный микроскоп.Потенциальный барьер. Пусть ч-ца движущаяся слева направо,встречает на своем пути потенц. барьер высоты U 0 .Рассм.d 2ψ 2m+ 2 Eψ = 02случай E < U 0 тогда dx(1) для обл.
I и III2d ψ 2m+ 2 ( E − U 0 )ψ = 0dx 2(2) для обл-ти II причем E − U 0 < 0 .2mλ2 + 2 E = 0Будем искать реш. ур-я (1) в виде ψ = exp(λ x) подставляя получаемα=12mE, т.о. реш. ур-я (1) имеет видотсюда λ = ±iα , гдеψ 1 = A1 exp(iα x) + B1 exp(−iα x) для обл-ти I, ψ 3 = A3 exp(iα x) + B3 exp(−iα x) для обл-ти III,β=12m(U 0 − E ).аналогично для ур-я (2) ψ 2 = A2 exp( β x) + B2 exp(− β x) для обл. II,Заметим,что реш. вида exp(iα x) соотв.
волне распростр. в положит. направлении оси х,а реш. вида exp(−iα x) - в противополож. В обл. III имеется только волна, прошедшаячерез барьер и распр. слева направо следов. B3 =0. Длятого чтобы ψ была непрерывна должно вып. усл.ψ 1 (0) = ψ 2 (0) и ψ 2 (l ) = ψ 3 (l ) .
Для того чтобы ψ не′′′′имела изломов необх.: ψ 1 (0) = ψ 2 (0) и ψ 2 (l ) = ψ 3 (l ) ,22R = B1 / A1- отношение квадратов модулейпричемамплитуд отраженной и падающих волн определяет вер-2D = A3 / A12ть отражения частицы от потенц. барьера – коэф. отражения.- отнош.квадратов модулей амплитуд прошедшей и падающей волн – вер-ть прохождениячастицы через барьер – коэф. прохождения. R + D = 1 . Из ур-ний получившихся изусловий непрерывности и гладкости пси-ф-ии, находим⎛ 2⎞2m(U 0 − E )l ⎟D ≈ exp(−2 β l ) = exp ⎜ −⎝⎠ , т.е. вер-ть прохождения частицы через потенц.барьер сильно зависит от ширины барьера l и от его превышения над E . В случаебарьера произв. формы⎛ 2b⎞D ≈ exp ⎜ − ∫ 2m(U ( x) − E )dx ⎟a⎝⎠ .
При преодолении потенц. барьера ч-ца как быпроходит через туннель в этом барьере – рассм. нами явление – туннельный эффект.2.Атом во внешнем магнитном поле. Эффект Зеемана.При помещении магнитного момента⎯pM во внешнее магнитное поле с индукцией⎯B,он приобретает дополнительную энергию за счет магнитного взаимодействия W= ⎯pM⎯B=-pzMB. Поэтому, если изолированный атом с энергией E в состоянии сквантовым числом J попадает в магнитное поле, то энергия уровня E изменяется так,что это изменение, в зависимости от взаимной ориентации магнитного момента и поля,соответствует одному из 2J+1 возможных значений ΔEj=-pJzMB= gμБmjB. =>Расщепление ΔE= gμБB=gΔE0.
Эффект Зеемана - эффект расщепления спектральныхлиний в магнитном поле. Наиболее простой случай соответствует расщеплениюодиночной линии, обусловленной переходами между энергетическими уровнями, дляg=1=>ΔE=ΔE0. Смещение частотыкоторых S=0=>нормальное смещение. Такой случай расщепления спектральной линии назеемановский триплет называется простым или нормальным эффектом Зеемана. Дляпереходов между уровнями с S≠0 у расщепленной спектральной линии оказываетсябольше трех компонент, а величина расщепления отличается от нормального. Такоерасщепление спектральных линий называется сложным или аномальным эффектомЗеемана.Билет №101.Ядерная модель атома Резерфорда-Бора.
Постулаты Бора.2. Примесная проводимость полупроводников. Концентрация основных инеосновных носителей в полупроводнике p-типа. Уровень Ферми примесногополупроводника p-типа. Температурная зависимость проводимости примесногополупроводника p-типа.Примесная проводимость полупроводников. Примесная проводимостьполупроводников возникает, если некоторые атомы данного полупроводника заменитьв узлах кристаллической решетки атомами, валентность которых отличается наединицу от валентности основных атомов.Концентрация основных и неосновных носителей в полупроводниках p-типа.В полупроводнике с примесью, валентность которой на единицу меньше валентностиосновных атомов, имеется только один вид носителей тока – дырки. Такойполупроводник обладает дырочной проводимостью и является полупроводником pтипа.
Атомы примеси, вызывающие появление дырок, называют акцепторами.Акцепторные уровни оказываютсущественное влияние наэлектрические св-ва кристалла, еслиони расположены недалеко от потолкавалентной зоны. Образованию дыркиотвечает переход э-на из валентнойзоны на акцепторный уровень.Обратный переход соответствуетразрыву одной из четырех ковал.связей атома примесей с его соседямии рекомбинации образовавшегося приэтом электрона и дыркиУровень Ферми примесногополупроводника p-типа.Уровень Ферми располагается внижней половине запрещенной зоны.При повышении температуры уровень Ферми( ε F ) в полупроводниках обоих типовсмещается к середине запрещенной зоны.Температурная зависимость проводимости примесного полупроводника p-типа.При повышении температуры концентрация примесных носителей тока быстродостигает вершины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
