27. Какими особенностями электронного строения определяются свойства кристалла (на примере проводников, полупроводников и диэлектриков)?
В различных вещ-вах, энергетич зоны располагаются по-разному. По взаимному расположению этих зон вещ-ва делят на три большие группы:
1) проводники - зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя 1 зону, называемую зон. проводимости, таким образом, e- может свободно перемещаться м/у ними, получив любую допустимо малую Е. Таким образом, при приложении к твердому телу разности потенциалов, e- смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя эл. ток. К проводникам относятся все металлы. 2) диэлектрики - зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет > 4эВ. Таким образом, чтобы перевести e- из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная Е, поэтому диэлектр. ток практически не проводят. (запретная зона очень велика)
3) полупроводники - зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет < 4эВ. Чтобы перевести e- из валентной зоны в зону проводимости требуется Е меньшая, чем для диэлектр., поэтому чистые полупроводники слабо пропускают ток.
28. Что такое кварки? Кто и когда предложил идею кварков?
Ква́рк — фундаментальная частица в стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3. Из кварков состоят протоны и нейтроны. Предложено в 1964 Цвейгом и Гелл-Манном.
29. Какие разновидности кварков были выделены?
Известно 6 ароматов кварков: u(up),d(down),c(charm),b(beauty),s(strange),t(truth). Кроме того, они могут существовать в 3-х состояниях, которые называются «цветом»: «красный», «синий», «зеленый».
30. Приведите составные формулы нейтрона и протона. Почему кварки никогда не наблюдали в изолированном состоянии, отдельно друг от друга?
Кварковая структура
протона: p={u1 u2 d3},
нейтрона n={u1 d2 d3}.
Предполагается, что кварки имеют дробный эл заряд –е/3 и +2е/3, (где е=1,6*10-19Кл) и взаимодействуют друг с другом с «силой», увеличиваются с расстоянием. Поэтому их нельзя «разорвать».
3
1.
На какие типы можно разделить элементарные
частицы в зависимости от времени жизни
(t), массы(m),
спина(s)?
t: 1-Стабильные (эл-н, протон);2-Квазистабильные (св-ный нейтрон); 3-Нестабильные.
m:
1)барионы(тяж)-нейтрон, протон;
2)мезоны(средн)-
-мезоны;
3)лепроны(легк)-ел-н; 4)безмассовые-фотон,
гравитон
С полуцелым спином – фермионы(барионы и лептоны)
С целым спином – бозоны( с нулевой массой и мезоны)
32. К каким основным типам сил можно свести все известные взаимодействия в природе?
Все виды сил делятся на 4 типа: 1)гравитационная (самая слабая); 2)э/м-ная(основная сила в составе атомов); 3)сильная ядерная; 4) слабая ядерная.
33. Дайте краткую характеристику гравитационному взаимодействию: основные особенности, на каких расстояниях действует, в явлениях какого масштаба проявляется, примеры взаимодействия, указать частицы-переносчики взаимодействия.
Гравит. взаимод. универсально и явл. основной из сил Вселенной, т.к. действует на больших расстояниях, всегда явл. силой притяжения. Частицы-переносчки - гравитоны. Это самое слабое из фундаментальных взаимодействий.
34. Дайте краткую характеристику электромагнитному взаимодействию: основные особенности, на каких расстояниях действует, в явлениях какого масштаба проявляется, примеры взаимодействия, указать частицы-переносчики взаимодействия.
Электро-магнитное взаимодействие: обусловливает связь заряженных частиц в атомах и молекулах, и в зависимости от заряда может быть притягив. или отталкивающим. Это основная сила в составе атомов. Э-м взаимод. переносится безмассовым бозоном - фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля). Сам фотон электрическим зарядом не обладает, а значит не может непосредственно взаимодействовать с другими фотонами. Э-м взаимодействие осуществляется на значительных расстояниях. Электромагнитное взаимодействие заряженных частиц намного сильнее гравитационного, и единственная причина, по которой электромагнитное взаимодействие не проявляется с большой силой на космических масштабах — электрическая нейтральность материи. Пример: приведение в тонус мышцы, т.е. сокращение, и следующее за этим движение позвонка есть макроскопическое проявление электромагнитного взаимодействия.
35. Дайте краткую характеристику слабому ядерному взаимодействию: основные особенности, на каких расстояниях действует, в явлениях какого масштаба проявляется, примеры взаимодействия, указать частицы-переносчики взаимодействия.
Слабое ядерное взаимодействие действует только в масштабе микромира, проявляется при распаде некоторых квазистабильных элементарных частиц; осуществляется на очень малых расстояниях(~10-16см); играет важную роль в термоядерных реакциях, поэтому активно участвует в эволюции звезд и др. космических объектов. Частицы-переносчики взаимодействия – W±Z0 векторные бозоны. Пример: β-распад нейтрона.
36. Дайте краткую характеристику сильному ядерному взаимодействию: основные особенности, на каких расстояниях действует, в явлениях какого масштаба проявляется, примеры взаимодействия, указать частицы-переносчики взаимодействия.
Сильное ядерное взаимодействие: самое интенсивное; имеет характер притяжения между большинством элементарных частиц; проявляется на расстояниях на уровне ядер(~10-13см); обеспечивает связь кварков внутри протонов и нейтронов, а также их связь внутри
ядра. Является короткодействующим и на этих расстояниях существенно превосходит электромагнитное взаимодействие. Не зависит от заряда. Частицы-переносчики - глюоны