Fizikos tarpinio egzamino konspektas

II -ojo tarpinio egzamino klausimai (2015 m.) 1. De Broilio hipotezė ir jos eksperimentinis pagrindimas. De Broilio bangų statistinė prasmė. De Broilio hipotezė - kiekviena dalelė pasižymi ir bangų, ir korpuskulų savybėmis. Tuo buvo įsitikinta praleidžiant pro siaurą plyšelį elektronus vieną po kito. Leidžiant elektronus ilgą laiką, fotoplokštelėje gauti lygiai tokie patys difrakciniai žiedai, kaip kad praleidus elektronų pluoštą. Kiekvienas pro plyšelį praėjęs elektronas fotoplokštelėje palieka pėdsaką – tašką. Tai rodo, kad elektrono ar kitos dalelės negalima vadinti banga, nes, difragavus bangai, ekrane susidaro difrakciniai žiedai, o ne taškas. Difrakcinius žiedus sudaro daugybės elektronų pėdsakai. – De Broilio formulė, o juo aprašomos barngos – De Broilio bangos. -De Broilio bangos ilgis. 2. Heizenbergo neapibrėžtumų sąryšis koordinatėms ir impulsams, energijai ir laikui. - Heizenbergo neapibrėžtumo sąryšis arba tiesiog – Heizenbergo nelygybė. Ji išreiškia fundamentalų kvantinės mechanikos principą, kad mikrodalelių būsenų, kurias tiksliai apibūdina impulsas, tuo pačiu laiko momentu neįmanoma tiksliai apibūdinti koordinatėmis ir atvirkščiai.Koordinačių x verčių intervalą ∆x vadiname koordinatės x neapibrėžtumu. Analogiškai apibrėžiame impulso projekcijos px neapibrėžtumą ∆px . Jeigu dalelė gyvuoja nestacionarioje būsenoje ( pvz. sužadintoje) laiką t, tai turi energiją W, tai abiejų tų dydžių reikšmes tuo pačiu momentu galime nurodyti ribotu tikslumu. Taigi, dalelės energijos nustatymas tikslumu ∆W visuomet užtrunka laiko tarpą, ne mažesnį kaip: 3. Banginė funkcija ir jos statistinė samprata. De Broilio banga nėra fizikinė banga, ji naudojama todėl, kad taip patogiau vaizdžiai paaiškinti neįprastas mikrodalelių savybes. Todėl de Broilio bangą aprašanti banginė funkcija ir jos amplitudė tiesiogiai eksperimentiškai nestebimi ir fizikinės prasmės neturi. Tikimybė aptikti dalelę bet kuriuo laiko momentu t bet kokiame erdvės taške x, y, z yra proporcinga ją aprašančios banginės funkcijos modulio kvadratui: Kadangi banginė funkcija yra tikimybinė, tai ir kvantinė mechanika yra tikimybinis mokslas, iš to seka, jog mikrodalelei nebūdinga tiksli koordinatė ir apibrėžta trajektorija. 4. Stacionarioji Šredingerio lygtis ir jos taikymas dalelei potencialinėje duobėje aprašyti. Šredingerio lygtis yra pagrindinė kvantinės mechanikos lygtis, aprašanti kvantinių dalelių elgesį. Stacionarioji Šredingerio lygtis taikoma kai dalelės juda stacionariųjų jėgų lauke. Tuomet dydis Wp(x,y,z,) yra dalelės potencinė energija, kuri nuo laiko tiesiogiai nepriklauso.: Kai potencinė energija, kuri priklauso nuo dalelės koordinačių, kintant dalelės padėčiai erdvėje,yra minimali, sakoma, jog dalelė yra potencialo duobėje. Pritaikius Šredingerio lygtį tokiai situacijai (kai erdvė vienmatė ir stacionari) gauname tokią lygtį: Kurios sprendinys yra: 5. Boro vandenilio atomo modelis. Elektringųjų dalelių sistema, sudaryta iš nejudančio branduolio, kurio elektros krūvis Ze (Z – sveikas skaičius), ir apie jį skriejančio elektrono, vadinama vandeniliškąja. Boro teorija remiasi Rezerfordo atomo modeliu: beveik visa atomo masė ir visas teigiamas krūvis sukoncentruotas atomo branduolyje, o neigiami krūviai skieja aplink jį. Jos esmę sudaro du elektronų judėjimo atome apribojimai – postulatai: • Egzistuoja tam tikros stacionariosios atomo energijos būsenos, kuriose jis energijos nespinduliuoja ir neabsorbuoja • Pereinant atomui iš vienos stacionariosios būsenos į kitą (elektronui iš vienos stacionarios orbitos į kitą), išspinduliuojamas arba sugeriamas vienas energijos kvantas. Jo energija lygi atomo stacionarių būsenų energijų skirtumui 6. Pagrindinis, šalutinis ir magnetinis kvantiniai skaičiai, jų fizikinė prasmė. Elektronų būsena yra aprašoma keturiais kvantiniais skaičiais, iš kurių trys yra sveikieji skaičiai ir nusako atominės orbitalės, kurioje elektronas yra, savybes. 7. Elektrono sukinys. Elektronas pasižymi savuoju impulso momentu, vadinamu sukiniu arba spinu: čia s – sukinio kvantinis skaičius Su elektrono sukiniu susijęs savasis magnetinis momentas pms, todėl magnetiniame lauke sukinys yra orientuojamas. Nustatyta, kad ta orientacija gali būti dvejopa: lygiagreti magnetiniam laukui arba antilygiagreti. Sukinio vektoriaus projekcijos į magnetinio lauko kryptį skaitinė vertė: čia ms - sukinio magnetinis kvantinis skaičius 8. Paulio draudimo principas. Vienoje kvantinėje sistemoje negali būti dviejų (ar daugiau) antisimetrinėms banginėmis funkcijomis aprašomų dalelių, jeigu jų visi kvantiniai skaičiai yra vienodi. 9. Vandenilio atomo emisinis ir absorbcinis spektrai. Paprasčiausio elemento vandenilio (atominio) dujų spektras yra linijinis. Vandenilio spektre regimojoje srityje matomos keturios intensyvios linijos –raudona, žydra, mėlyna ir violetinė – ir eilė silpnai matomų linijų. Formulė kiekvienos linijos dažniui apskaičiuoti: Linijų grupės: Laimano serijos n = 1, Balmerio - n = 2, Pašeno - n =3 10. Rentgeno spindulių generavimas. Dirbtiniai Rentgeno spinduliai gaunami Rentgeno vamzdžiuose – vakuuminiuose vamzdžiuose tarp kurių elektrodų sukurtas labai stiprus elektrinis laukas (potencialų skirtumas nuo dešimčių iki šimtų kilovoltų). Katodo emituoti elektronai, stipraus elektrinio lauko pagreitinti, smogia į anodą (antikatodą). Smūgio į antikatodą metu didžioji dalis elektronų kinetinės energijos dalis virsta šiluma, nedidelė dalis (0K dalis elektronų iš valentinės pereina į laidumo juostą. Abi juostos tampa dalinai užpildytos laisvais krūvininkais, o medžiaga laidi srovei. Šios medžiagos vadinamos puslaidininkiais. 17. Puslaidininkiai. Savasis ir priemaišinis puslaidininkių laidumas. Puslaidininkiai – tai medžiagos, kurių valentinė juosta 0 K temperatūroje pilnai užpildyta ir nuo laidumo juostos atskirta gana siaura draustine juosta. Elektronų ir skylių judėjimas gryname puslaidininkyje sudaro savąjį puslaidininkio laidumą, o toks puslaidininkis vadinamas tikruoju (savuoju) puslaidininkiu. Dydis vadinamas medžiagos savituoju laidumu. Priemaišinis laidumas realizuojamas dalį kristalinės gardelės mazguose esančių atomų pakeitus didesnio arba mažesnio valentingumo kitų elementų atomais. Tokios priemaišos, kurių atomai didina laisvųjų elektronų skaičių, vadinamos donorais. Jos yra laisvųjų elektronų gardelei tiekėjai. Tokiuose puslaidininkiuose vyrauja elektroninis laidumas, o savasis skylinis – nežymus. Jie vadinami n-puslaidininkiais. Skyles kuriančios priemaišos vadinamos akceptoriais, o medžiaga – p – puslaidininkiu. Juostinės teorijos požiūriu priemaišų atomai sukuria lokalinius energijos lygmenis. Donorinių priemaišų lokaliniai lygmenys yra išsidėstę arti laidumo juostos, akceptorinių – arti valentinės juostos. Juose esantys elektronai negali judėti kristale. 18. Dviejų skirtingo laidumo tipo puslaidininkių sandūra ir jos savybės pn sandūra vadinamas plonas sluoksnis (nuo dešimtųjų iki keleto mikrometrų), susidaręs p ir n laidumo tipų puslaidininkių kontakto vietoje. Šaltinio lauko teigiamas polius pritrauks elektronus iš n puslaidininkio į p, ir stums skyles link neigiamo poliaus ir n puslaidininkio, o neigiamas – pritrauks skyles iš p puslaidininkio į n ir stums elektronus link teigiamo poliaus ir p puslaidininkio. Išorinio šaltinio srovė pastoviai “tiekia” elektronus į n puslaidininkį, iš kurio jie juda link p puslaidininkio, kuriame juda skylėmis link teigiamo poliaus. Atitinkamai, judant elektronui p puslaidininkyje, skylės, kuriomis jis juda, judės link neigiamo poliaus. p-n sandūra pasižymi savybe pralesti srovę tik viena kryptimi. Sandūroje np srovės priklausomybė nuo įtampos vadinama voltamperinė charakteristika, kuri pavaizduota paveiksle. 19. Vidinis fotoefektas puslaidininkiuose. Vidiniu fotoefektu vadinamas reiškinys, kai puslaidininkį veikiant elektromagnetinei spinduliuotei, generuojami laisvieji nepusiausvirieji krūvininkai. Vidinio fotoefekto metu gali padidėti laisvųjų krūvininkų tankis. Tipai: • Jeigu sugerto fotono energija ne mažesnė už draustinės juostos plotį, tai valentinės juostos elektronas, sugėręs tokios energijos fotoną, peršoka į laidumo juostą. Taip laidumo juostoje padidėja elektronų, o valentinėje juostoje – skylių tankis. Gautų krūvininkų sąlygojamas laidumas vadinamas savuoju fotolaidumu. • Priemaišinis fotolaidumas: -Donorinio lygmens elektronas sugėręs energijos fotoną, peršoka į laidumo juostą ir dėlto padidėja tik elektroninis laidumas. -Valentinės juostos elektronui sugėrus energijos fotoną, šis peršoka į akceptorinį lygmenį, ir dėl to padidėja skylių valentinėje juostoje tankis. Vidiniam fotoefektui konkrečiame puslaidininkyje yra tam tikras ribinis dažnis , vadinamas fotolaidumo raudonąja riba, žemiau kurio fotolaidumo nėra. Grynojo puslaidininkio ribinis dažnis tenkina sąlygą 20. Atomo branduolio nukleoninis modelis. Branduolio masė, krūvis, spindulys, tankis, sukinys ir magnetinis momentas. Branduoliu vadina atomo centrinę dalį, kurioje sutelkti visas teigimas krūvis ir beveik visa atomo masė. Bet kurio elemento branduolys sudarytas iš protonų (p) ir neutronų (n). Abi šios dalelės dar vadinamos nukleonais. Protonui priskiriamas elementarus teigimas krūvis e =1,6⋅10-19 C , neutronas – neutralus. Branduolio masė proporcinga nukleonų skaičiui branduolyje. Branduolio fizikoje dalelių masė nusakoma unifikuotais atominės masės vienetais. Branduolio krūvis lygus dydžiui Ze ; čia Z – atomo eilės numeris periodinėje elementų lentelėje. Dydis Z kartu rodo protonų skaičių branduolyje. Branduolio spindulys R priklauso nuo masės skaičiaus A šitaip: čia Branduolio tankis ,– branduolio masė; – vidutinė nukleono masė. Branduolio sukinys lygus nukleonų sukinių ir orbitinių impulsų momentų geometrinei sumai. Jam nusakyti sudaromas vidinis kvantinis skaičius J. Tuomet branduolio sukinys: J – sveikas skč. 21. Branduolio ryšio energija. Savitoji ryšio energija. Masės defektas. Branduolio masė mb yra mažesnė už laisvų nukleonų masių sumą, o masių skirtumas vadinamas masės defektu: Šį skirtumą sąlygoja nukleonų branduolyje stiprioji sąveika. Apie sąveikos dydį galima spręsti iš ryšio energijos, kuri lygi darbui, kurį reikia atlikti suskaldant branduolį į protonus ir neutronus. Ryšio energija yra laisvų nukleonų ir jų branduolyje energijų skirtumas. Pasinaudojant Einšteino energijos W ir masės m tarpusavio ryšio formule W=mc2, branduolio ryšio energiją ∆W išreiškiame šitaip: Branduolių stabilumą (tvirtumą) charakterizuoja savitoji ryšio energija: , t.y. vienam nukleonui tenkanti ryšio energija. 22. Radioaktyvusis skilimas, jo dėsningumai. Radioaktyvumu vadina savaiminį branduolių kitimą (suirimą, skilimą), kurio metu jie virsta kitų atomų branduoliais. Irimas nepriklauso nuo temperatūros, slėgio, cheminio junginio sudėties ir yra branduolių vidinis procesas. Radioaktyvaus skilimo dėsnis, kuris aprašo nesuirusių branduolių skaičių: Praktikoje skilimo sparta apibūdinama skilimo pusamžiu. Pusamžis T yra laiko tarpas, per kurį suskyla pusė visų branduolių. 23. Branduolinių reakcijų samprata. Branduolinėmis reakcijomis vadinami atomų branduolių kitimai sąveikaujant su elementariosiomis dalelėmis arba vienų su kitais. Labiausiai paplitusios branduolinės reakcijos simboliškai gali būti užrašytos taip: čia X ir Y pirminis branduolys ir reakcijos produktas, a ir b - sąveikaujanti ir susidariusi dalelės. Bet kokioje branduolinėje reakcijoje galioja krūvio, masės skaičiaus, judesio kiekio, sukinio ir energijos tvermės dėsniai. 24. Branduolinės energetikos samprata (branduolių dalijimosi ir sintezės procesai) Branduolinė energetika – tam tikra branduolinė technologija, kuri naudoja kontroliuojamą branduolių dalijimąsi išlaisvinti energijai, naudojamai varomajai jėgai, šildymui ir elektros generavimui. Dalijimasis aiškinamas panaudojant lašelinį branduolio modelį. Tarkime, kad normaliomis sąlygomis branduolys yra rutulio formos, o į jį smogiantis neutronas branduolį sužadina. Sužadintame branduolyje susidarys jo masės virpesiai, rutulys ištįs ir po to pasidalins į dvi dalis (skeveldras), nes skeveldrų teigiamų krūvių stūmos jėga jas išsklaidys. Branduolį padalinti reikalinga pakankamo dydžio energija, kuri vadinama dalijimosi aktyvacijos energija arba dalijimosi slenksčiu. Ši energija yra 4−7 MeV dydžio. Reakcijos, kuriose lengvųjų elementų branduoliai jungiasi į sunkesnius, vadinamos branduolių sintezės reakcijomis. Tokio reakcijos vyksta dujinėse aukštos temperatūros medžiagose, todėl vadinamos termobranduolinėmis. Kad branduoliai apsijungtų, jie turi nugalėti jų protonų (to pačio ženklo elektrostatinio krūvio dalelių) stūmos potencialinį barjerą ir suartinti juos iki 2·10−15 m atstumo. Nuo šio atstumo jau veikia nukleonų stiprioji traukos sąveika, apjungianti du branduolius į vieną.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!