2.Теплоемкость кристаллов

Рассмотрим идеальную кристаллическую решетку твердого тела, в узлах которой находится N атомов, которые принимают за материальные точки.

Тогда внутренняя энергия одного моля твердого тела равна:

Формула 30.1 описывает закон Дюлонга и Пти. Молярная теплоемкость химически простых тел в кристаллическом состоянии одинакова(равна 3R) и не зависит от температуры.

Молярная теплоемкость твердых химических соединений равна

С=3nR=25*n Дж/(моль*К). Закон Дюлинга и Пти выполняется хорошо только при сравнительно высоких температрах. При низких Т теплоемкость убывает по закону С~Т³ при Т→0.

Модель Эйнштейна. В модели Э. крислалл рассматривается как система квантовых гармонических осциляторов. Предполагается что колебания осциляторов происходят независимо друг от друга с одинаковой частотой ω. Тогда справедлива формула Эйнштейна:

При высоких Т формула Э. переходит в формулу 30.1. При низких единицей в знаминат. можно пренебречь

Модель Дебая. Кристаллическая решетка в модели Дебая это связанная система взаимодействующих атомов, совершающих колебания в конечном диапазоне частот. В модели Дебая считается, что при низких Т основной вклад в теплоемкость вносят колебания низких частот, которым соответствуют малые кванты энергии ħω. Модель Дебая особенно хорошо согласуется с опытом при низких Т, когда С ~ Т³.

Фононы могут испускаться и поглащаться при этом их число зависит от Т и не сохраняется. Они упруго рассеиваются на дефектах кристаллической решетки, например дислокациях, границах кристаллов. Колебательную энергию U кристаллической решетки можно рассматривать как энергию фононного газа. Молярная теплоемкость кристалла выражается формулой Дебая :

БИЛЕТ 24

1.Внешний фотоэффект

Фотоэлектрическим эффектом(фотоэффектом) называется испускание электронов веществом при поглощении им квантов электромагнитного излучения(фотонов). Различают внутренний, вентильный и внешний фотоэффекты.

Внешним фотоэффектом называется высвобождение электронов из вещества под действием света.

Закономерности фотоэффекта:

1. Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности падающего света.

2. Максимальная кинетическая энергия вырываемых электронов линейно зависит от частоты падающего света и не зависит от интенсивности света. . Эта особенность фотоэффекта противоречит волновой теории света, так какдолжна зависеть от интенсивности.

3. Для каждого вещества существует частота, с которой начинается фотоэффект, это красная граница - . Эйнштейн объяснил особенности фотоэффекта, предположив, что свет излучается и поглощается порциями (квантами),.

Формула Эйнштейна: энергия электрона, поглотившего квант света, не испытавшего случайных соударений в веществе, идёт на работу выхода и кинетическую энергию: E = ℏw = h, при этом

Предположение о корпускулярной природе света полностью объясняет фотоэффект.

2.Строение атомного ядра

Ядра атомов состоят из двух видов элементарных частиц – протонов и нейтронов. Эти частицы носят название нуклонов.

Протон. (p) есть не что иное как ядро атома водорода. Он обладает зарядом +е и массой m_p=938,2Мэв, а m_e=0,511Мэв. Протон имеет спин равный ½ и собственный магнитный момент μ_p=+2.79μ₀ μ₀- ядерный магнетоном. Собственный магнитный момент протона примерно в 660 раз меньше чем магн мом электрона.

Нейтрон.(n) не обладающая электрическим зарядом частица с массой m_n=935.5 Мэв. Нейтрон обладает спином ½ и не смотря на отсутствие заряда – обл магнитным моментом μ_n=-1.91μ_0. В свободном состоянии не стабилен – он самопроизвольно распадается, превращаясь в протон и испуская электрон и антинейтрино. Период полураспада ~ 12 мин.

Характеристика атомного ядра. Кол-во протонов Z входящих в состав ядра, определяет его заряд котор равен +Ze. Z атомный номер или зарядовое число ядра. Число нуклонов А – массовое число ядра. Число нейтронов N=A-Z

Спин ядра. Спины нуклонов складываются в результирующий спин ядра. Спин нуклона 1/2 , поэтому согласно квантовым законам сложения моментов квантовое число спина ядра I будет полуцелым при нечетном числе A нуклонов и целым или нулем при четном A. Спины ядер не превышают нескольких единиц. Спины большинства нуклонов ы ядре взаимно компенсируют друг друга располагаясь антипараллельно.

БИЛЕТ 25