Билет №11

3. Текст по разделу «Квантовая физика и элементы астрофизики», содержащий описания использования законов квантовой, атомной и ядерной физики в технике. Задания на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства

«Светодиод»

Светодиод – полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком участке спектра. Явление электролюминесценции было открыто О.В.Лосевым в 1923 году. Считается, что первый светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса группой, которой руководил Ник Холоняк.

Как и в обычном полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется p-n-переход. При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда – электроны и дырки рекомбинируют с излучением фотона.

Не всякие полупроводниковые материалы эффектно испускают свет при рекомбинации. Варьируя состав полупроводника, можно создать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета до среднего инфракрасного диапазона.

Светодиоды имеют ряд преимуществ перед обычными лампами накаливания. Основным из них является то, что срок службы у них достигает 20 лет. У светодиода значительно более широкий луч и, следовательно, большой угол видимости. Рассеивание света более равномерное. Отсутствуют точки излишней яркости. Светодиоды потребляют значительно меньше энергии. Кроме того, если лампы накаливания при порче гаснут сразу, то светодиоды некоторое время сохраняют ограниченную работоспособность.

Светодиоды используются в сигнальных и осветительных приборах.

Задания.

1. Вопрос. В чем отличие обычного полупроводникового диода и светодиода?

2. Вопрос. Почему светодиод излучает в узком участке спектра?

3. Вопрос. Как вы понимаете, что значит «электролюминесценция»?

4. Вопрос. Светодиоды могут быть различных цветов. От чего это зависит?

Билет №12

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описания опыта. Задания на определение (или формулировку) гипотезы опыта, условий его проведения и выводов «Опыты Фарадея»

В 1821 году Майкл Фарадей записывает в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». Десять лет спустя он добился поставленной цели и создал первый в мире генератор электрического тока.

На пути к решению этой задачи в своей лаборатории Фарадей поставил множество экспериментов и добился ряда интересных результатов. Опыт Эрстеда поразил всех физиков тем, что сила, «исходящая из проводника», не притягивает и не отталкивает магнитную стрелку, а отклоняет ее в сторону. Чтобы исследовать направление этой отклоняющей силы, Фарадей поставил такой опыт. Он опустил в сосуд со ртутью конец вертикального проводника. Ко дну сосуда был прикреплен на проволоке тонкий длинный магнит, сохраняющий вертикальное положение, так как плотность ртути почти в два раза больше, чем железа. При пропускании тока по проводнику магнит вращался вокруг него. Укрепив магнит неподвижно, Фарадей наблюдал, что проводник вращается вокруг него. Этот опыт наглядно показал, что сила взаимодействия между током и магнитом направлена перпендикулярно проходящей через них плоскости. Но как объяснить существование силы такого направления? Фарадей не верил в действие магнитных сил на расстоянии. Он решил исследовать пространство вокруг магнитных полюсов и токов. Покрыв плоский магнит листом бумаги и насыпав на него железные опилки, Фарадей наблюдал, как опилки располагались по кривым линиям между обоими полюсами. Ученый предположил, что эти линии не только указывают на направление действия сил в различных точках полученного магнитного поля, но и соответствуют каким-то изменениям в той среде, через которую передаются магнитные действия.

Задания.

1. Вопрос. Что проверял и что новое обнаружил с помощью своего первого из приведенных опытов Майкл Фарадей?

2. Вопрос. О какой силе идет речь?

3. Вопрос. Какую роль выполняет ртуть в опыте Фарадея?

4. Вопрос. Фарадей говорил об изменении в окружающем пространстве, соответствующем магнитным линиям. Что это за изменение?