- •1 Когерентность и монохроматичность световых волн.
- •2 Время и длина когерентности световой волны
- •3 Сложение интенсивностей световых волн при интерференции.
- •4 Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников.
- •5 Кольца Ньютона.
- •6 Просветление оптики
- •7 Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
- •8 Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
- •9 Дифракция Фраунгофера на одной щели.
- •10 Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.
- •11 Понятие о голографии.
- •12 Естественный и поляризованный свет. Циркулярно- и плоско-поляризаванный свет. Степень поляризация света.
- •13 Поляризация света при отражении. Законы Малюса и Брюстера.
- •14. Многолучевая интерференция света
- •15. Проблемы излучения черного тела. Закон Кирхгофа.
- •16 Закон Стефана - Больцмана.
- •17. Квантовая гипотеза Планка. Энергия и импульс световых квантов.
- •18. Внешний фотоэффект.
- •19 Гипотеза де Бройля.
- •20 Соотношение неопределенностей Гайзенберга для импульса и координаты.
- •22. Дифракция электронов.
- •23. Волновая функция микрочастицы: её основные свойства и статистический смысл.
- •24. Нестационарное уравнение Шрёдингера.
- •25. Уравнение Шрёдингера для стационарных состояний.
- •26. Волновые функции частицы в одномерной прямоугольной яме.
- •27. Квантование энергии частицы в одномерной прямоугольной яме.
- •28. Волновые функции частицы при туннельном эффекте.
- •29. Коэффициент прозрачности в туннельном эффекте.
- •30. Структура уровней атома водорода.
- •31. Главное, орбитальное, магнитное, спиновые числа для волновых функций частиц
- •32. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям.
- •33. Понятие о квантовой статистике Бозе-Эйнштейна. Понятие о квантовой статистике Ферми-Дирака.
- •34. Влияние температуры на распределение электронов. Уровень Ферми
- •35. Зависимость сопротивления полупроводника от температуры. Уровень Ферми.
- •36 Строение атомного ядра и его характеристики
- •37 Понятие о свойствах и природе ядерных сил.
- •38 Виды радиоактивных превращений атомных ядер
- •39. Статистический закон распада атомных ядер
- •40 Реакция ядерного деления
34. Влияние температуры на распределение электронов. Уровень Ферми
Энергия Ферми - максимальная энергия электронов при температуре в 0 К. Энергия Ферми растет с увеличением количества электронов в квантовой системе и, соответственно, уменьшается с уменьшением количества электронов (фермионов). Это обусловливается возникающим интенсивным обменным и электростатическим взаимодействием в области перекрытия зарядовых плотностей волновых функций электронов при росте количества электронов.
Энергия и импульс Ферми есть граничными энергией и импульсом перехода электрона в свободное состояние. Поверхность в пространстве импульсов при 0 К, под которой все квантовые состояния заняты (то есть, нахождение электронов на заполненных орбиталях), есть поверхностью Ферми.
При увеличении температуры возникает корреляция атомов и выделяются фононы, которые поглощаются электронами. В результате импульс электронов превышает граничный импульс Ферми, и они переходят в разрешенную зону (формально, есть квазисвободными частицами).
35. Зависимость сопротивления полупроводника от температуры. Уровень Ферми.
Уровень Ферми в полупроводниках различных типов проводимости
Следует заметить, что в любом полупроводнике при стремлении температуры к абсолютному нулю уровень Ферми находится посередине запрещенной зоны. Но при повышении температуры в примесных полупроводниках он смещается либо вверх, либо вниз. Причина этого - в переходе электронов с валентной зоны в зону проводимости или наоборот, что обусловливает изменение энергии зоны проводимости и последующее смещение уровня Ферми В случае с беспримесными полупроводниками, уровень Ферми при любой температуре проходит по середине запрещенной зоны.
В случае с n-полупроводниками, количество электронов в зоне проводимости больше, чем у беспримесных полупроводников, поэтому средняя энергия электронов в зоне проводимости, в силу того же роста суммарной энергии системы при увеличении количества фермионов, повышается. Из-за этого, чтобы покинуть валентную зону и перейти в зону проводимости, электрону в n-полупроводнике требуется больше энергии, чем электрону из беспримесного полупроводника. Потому уровень Ферми находится выше средины запрещенной зоны. Формально, уровень Ферми в n-полупроводниках лежит посередине между дном зоны проводимости и донорным уровнем.
В случае с p--полупроводниками, наблюдается обратная ситуация: чем большая концентрация акцепторов (например, атомов In), тем меньшая средняя плотность энергии электронов в зоне проводимости полупроводника, тем меньше средняя энергия на один электрон, и тем меньшая энергия требуется электрону, чтобы перейти в зону проводимости. Потому уровень Ферми находится ниже средины запрещенной зоны.
36 Строение атомного ядра и его характеристики
Атом состоит из ядра и окружающего его электронного "облака". Находящиеся в электронном облаке электроны несут отрицательный электрический заряд. Протоны, входящие в состав ядра, несут положительный заряд.
В любом атоме число протонов в ядре в точности равно числу электронов в электронном облаке, поэтому атом в целом – нейтральная частица, не несущая заряда.
Атом может потерять один или несколько электронов или наоборот – захватить чужые электроны. В этом случае атом приобретает положительный или отрицательный заряд и называется ионом.
Внешние размеры атома – это размеры гораздо менее плотного электронного облака, которое примерно в 100000 раз больше диаметра ядра.
Кроме протонов, в состав ядра большинства атомов входят нейтроны, не несущие никакого заряда. Масса нейтрона практически не отличается от массы протона. Вместе протоны и нейтроны называются нуклонами