Элементы квантовой физики, атомной физики, физики ядра, физики элементарных частиц, физики твердого тела. Учебное пособие
.pdfПоглощению фотона соответствуют переходы 1, 2 и 4. При переходе 1 разница энергетических уровней наибольшая.
Ответ: а).
7. Орбитальное квантовое число при заданном главном квантовом числе n может принимать целые значения от 0 до (n 1) .
Ответ: б).
8. Функция Ферми–Дирака описывает поведение частиц с полуцелым спином и имеет вид
f (E, T ) |
|
1 |
|
|
. |
E |
|||||
|
exp |
|
|
1 |
|
|
kT |
||||
|
|
|
|
|
|
Ответ: б).
9. Температура Дебая – это температура, при которой возбуждаются все возможные типы колебаний кристаллической решетки и ниже которой необходимо учитывать квантовые свойства фононов. Температура Дебая вычисляется из условия
kТD ν,
|
kТD |
|
1,38 10 23 1000 |
12 |
ν |
h |
|
6,63 10 34 |
20,81 10 Гц . |
Ответ: б).
10.Полностью заполненная валентная зона энергетических уровней
вкристалле, граничащая с запрещенной зоной, соответствует диэлектрикам или полупроводникам. Диэлектрики от полупроводников отличаются величиной запрещенной зоны.
Ответ: а).
11. -излучение – это поток ядер гелия.
Ответ: г).
91
12. Уравнение ядерной реакции
2713 Al 42 He X 11H.
При ядерной реакции сохраняются зарядовое Z числа A .
27 4 1 A , A 27 4 1 30,
13 2 1 Z , Z 13 2 1 14,
следовательно, продуктом реакции является изотоп лития
Ответ: а).
и массовое
3014 Si .
92
7. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
ТЕСТ № 1
1Опыты по дифракции микрочастиц свидетельствуют: а) о малых размерах микрочастиц; б) о кристаллической структуре твердых тел;
в) о том, что поведение микрочастиц подчиняется законам классической механики; г) о наличии у микрочастиц волновых свойств.
2Электрон и протон проходят через одну и ту же щель. Между неопределенностью импульса электрона pe и неопределенностью импульса протона pp выполняется соотношение:
а) pe pp ; |
в) pe pp ; |
б) pe pp ; |
г) pe 2 pp . |
3Электрон может находиться на второй боровской орбите атома водорода в течение t 1 нс . Неопределенность энергии второго
уровня (в джоулях – Дж) не менее ( 1,054 10 34 |
Дж с ): |
|
а) 2,08 10 20; |
в) 1,06 10 20 ; |
|
б) 2,08 10 25; |
г) 1,06 10 25. |
|
|
93 |
|
4 |
Частицанаходитсяводномернойпотенциальнойяме. Припереходе |
||||||||
|
частицы со |
второго уровня |
с |
энергией E2 на первый уровень |
|||||
|
с энергией E1 испускается квант, энергия которого равна: |
||||||||
|
а) E1; |
в) E2 E1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) E2; |
г) E2 E1. |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Если волновая функция имеет вид, указанный на рисунке, то ве- |
||||||||
|
роятность обнаружить электрон на участке |
|
L |
x 5L равна: |
|||||
|
6 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
6 |
||
|
|
а) |
2 |
; |
в) |
1 |
; |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
б) |
1 |
; |
г) |
5 . |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
||||||||
6 |
На 2 p- подоболочке атома максимально возможное число электро- |
||||||||
|
нов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) 2; |
в) 6; |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) 4; |
г) 8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
7 |
Проекция спина (собственного момента импульса электрона) на |
||||||||
|
направление внешнего магнитного поля ( Lsz ) может принимать |
||||||||
|
значения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) 0; |
б) 1 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
в) ; |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
г) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
94
8Системы каких квантовых частиц описываются функцией распределения Ферми–Дирака:
а) системы частиц с полуцелым спином; б) системы частиц только с целым спином;
в) системы частиц только с нулевым спином; г) системы частиц как с целым спином, так и с нулевым спином?
9На рисунке показано четыре вида зонных диаграмм. Полупроводнику соответствует зонная диаграмма:
Ec
а) Eg
EV
EV
б)
Ec
в) |
Eс |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||
Eg 1,1 эВ |
||||||||
EV |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ec |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
||
г) |
Eg 5 эВ |
|||
|
||||
|
|
|
||
EV
95
10Радиоактивность– это явление, заключающеесявсамопроизвольном: а) изменении энергии атомных ядер;
б) превращении одних атомных ядер в другие, сопровождаемые испусканием элементарных частиц;
в) испускании электромагнитных волн некоторыми атомными ядрами; г) слиянии атомных ядер.
11Ядро атома состоит: а) из протонов;
б) электронов и нейтронов; в) нейтронов и протонов; г) γ-квантов.
12Нейтрон распадается по схеме:
а) n p ; |
в) n p e ; |
б) n p e ; |
г) n p . |
ТЕСТ № 2
1Согласно гипотезе де Бройля частицы вещества обладают: а) как корпускулярными, так и волновыми свойствами; б) электрическими свойствами; в) только корпускулярными свойствами; г) только волновыми свойствами.
2Электрон массой m и зарядом e разгоняется в электрическом поле напряжением U . Длина волны де Бройля электрона равна:
а) 2h / |
2meU ; |
в) h / |
2meU ; |
б) h / |
meU ; |
г) 2h |
meU . |
3Предположим, что электрон и протон локализованы в одномерной области одинакового размера. У какой из частиц неопределенность скорости меньше:
а) у электрона; |
в) у обеих частиц одинакова; |
б) у протона; |
г) у обеих частиц неопределенность |
|
скорости равна нулю? |
96
4Две одинаковые частицы помещены на первые уровни в два одномерных потенциальных ящика шириной L и 2L .Соотношение энергий частиц ( EL / E2L ) равно:
а) 4; |
в) 0,5; |
б) 1; |
г) 0,25. |
5Есливолноваяфункция имеетвид, указанныйнарисунке, тове-
роятность обнаружить электрон на участке 83 L x L равна:
а) |
5 |
; |
в) |
1 |
; |
|
8 |
|
|
2 |
|
б) |
1 |
; |
г) |
3 . |
|
|
4 |
|
|
8 |
|
6Электронпереходитватомеводородастретьего уровня
первый и излучает электромагнитную волну с частотой (постоянная Рид-
берга R 3,29 10 15 c 1 ):
а) 0,46 10 15 |
с 1; |
в) 1,24 10 15 с 1; |
б) 2,92 10 15 |
с 1; |
г) 2,47 10 15 с 1. |
7Момент импульса электрона, находящегося на втором энергетическом уровне атома, может быть равен:
а) ; |
в) 2 ; |
б) 2; |
г) 3 . |
97
8 |
Сколькими способами можно разместить два тождественных бо- |
|
|
зона по трем состояниям (ячейкам): |
|
|
а) 2; |
в) 1; |
|
б) 4; |
г) 6. |
9 |
Выберите верные утверждения: |
|
|
а) закон Дюлонга и Пти выполняется при температурах, близких |
|
|
к абсолютному нулю; |
|
|
б) закон Дюлонга и Пти утверждает, что теплоемкость зависит от |
|
|
температуры; |
|
|
в) закон Дюлонга и Пти выполняется при высоких температурах; |
|
|
г) теплоемкостьтвердого тела при высоких температурах равна 3R. |
|
10 |
Концентрация носителей тока в химически чистом полупровод- |
|
|
нике зависит: |
|
|
а) от температуры и химической природы вещества; |
|
|
б) только от его химической природы; |
|
|
в) от формы и размеров кристалла; |
|
|
г) только от температуры. |
|
11 |
Температура, которая указывает для каждого вещества ту область, |
|
|
где становится существенным квантование энергии колебаний, – |
|
|
это характеристическая температура: |
|
|
а) Эйнштейна; |
в) Ферми; |
|
б) Дебая; |
г) Дюлонга и Пти. |
12 |
Период полураспада некоторого вещества составляет 20 дней. |
|
|
Сколько вещества останется через 40 дней: |
|
|
а) 25 %; |
в) 50 %; |
|
б) 0 %; |
г) 75 %? |
98
8. ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
Т1. в) |
|
Т2. а) |
|
|
Т3. б) |
|
|
Т4. а) |
|
|
Т5. а) |
|||
Т6. г) |
|
Т7. в) |
|
|
Т8. г) |
|
|
Т9. а) |
|
|
Т10. в) |
|||
Т11. б) |
|
Т12. в) |
|
|
Т13. а) |
|
Т14. б) |
|
|
Т15. а) |
||||
Т16. в) |
|
Т17. г) |
|
|
Т18. а) |
|
Т19. а) |
|
|
Т20. г) |
||||
Т21. б) |
|
Т22. а) |
|
|
Т23. б) |
|
Т24. б) |
|
|
Т25. б) |
||||
Т26. в) |
|
Т27. а) |
|
|
Т28. б) |
|
Т29. а) |
|
|
Т30. г) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Т31. г) |
|
Т32. б) |
|
|
Т33. в) |
Т34. а), в), г) |
|
Т35. в) |
||||||
Т36. б) |
|
Т37. в) |
|
|
Т38. г) |
|
|
Т39. а) |
|
|
Т40. а) |
|||
Т41. а) |
|
Т42. г) |
|
|
Т43. а) |
|
Т44. в) |
|
|
Т45. в) |
||||
Т46. в) |
|
Т47. б) |
|
|
Т48. в) |
|
Т49. а) |
|
|
Т50. а) |
||||
Т51. в) |
|
Т52. в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТЕСТ № 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Номер задания |
1 г) |
2 б) |
|
3 г) |
|
4 в) |
|
5 а) |
|
6 в) |
||||
Номер задания |
7 б) |
8 а) |
|
9 |
в) |
|
10 б) |
|
11 в) |
|
12 в) |
|||
|
|
|
|
ТЕСТ № 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Номер задания |
1 а) |
2 в) |
|
3 |
б) |
|
4 а) |
|
5 а) |
|
6 б) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Номер задания |
7 б) |
8 г) |
|
9 |
б) |
|
10 а) |
|
11 б) |
|
12 а) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Трофимова Т.И. Курс физики. – Москва, 2007.
2.Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы / И.Е. Иродов. – Санкт-Петербург, 2003
3.Чертов А.Г. Задачник по физике / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев. – Москва,
2007.
4.Сарина М.П. Квантовая физика / М.П. Сарина. – Новосибирск, 2016.
5.СаринаМ.П. Оптика, квантоваяприродаизлучения. Элементыквантовой механики. Основы физики твердого тела. Ядерная физика / М.П. Сарина. – Новосибирск, 2018.
6.Сарина М.П. Физика твердого тела / М.П. Сарина. – Новосибирск, 2017.
100
