Шпаргалка по всему курсу физики (как ее преподают в Днепропетровском Государственном Техническом Университете Железнодорожного Транспорта) (стр. 4 из 5)
60. Законы фотоэффекта. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.
Фотоэффектом называют явление возникновения электронного облака над поверхностью в-ва под действием света. Фотоэффект безинерционен. Законы фотоэффекта были открыты Столетовым. 1-й закон : кол-во электронов, вырываемых светом из металла в единицу времени, прямо пропорционально интенсивности световой волны. 2-й закон : максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности света. Если частота света меньше определенной для данного в-ва частоты, то фотоэффект не наблюдается(красная граница фотоэффекта). Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта : Е = hf - Aвых, где Е - максимальная кинетич. энергия эл-нов после вылета, Авых - работа выхода электрона, f - частота падающего света.
61. Опыт Боте.
Тонкая металлическая фольга помещалась между двумя газоразрядными счетчиками. Фольга освещалас слабым пучком рентгеновских лучей, под действием к-рых она сама становилась источником рентгеновских лучей(явление рентгеновской флуорисценции). Вследствие малой интенсивности первичного пучка кол-во квантов, испускаемых фольгой было невелико. При попадании на счетчик вторичных рентгеновских лучей с фольги, он срабатывал и приводил в действие особый механизм, делавший отметку на движущейся ленте. Если бы излучаемая энергия распространялась равномерно во все стороны, как это следует из волновых представлений, оба счетчика должны были бы срабатывать одновременно и отметки на ленте приходились бы одна против другойю В действительности наблюдалось совершенно беспорядочное расположение отметок, это можно объяснить только тем, что в отдельных процессах испускания возникают световые частицы, летящие то в одном, то в другом направлениях - фотоны.
62. Рентгеновское излучение.
Или ренгеновские лучи - назыв. электромагнитное излучение, которое возникает при взаимодействии заряженных частиц и фотонов с атомами в-ва и характеризуется длинами волн в вакууме, лежащими в широком диапазоне с условными границами : от 10-100 нм до 0,01-1 пм. Рентгеновсое излучение обладает большой проникающей способностью.
63. Эффект Комптона.
Эффектом комптона наз. изменение длины волны рентгеновского излучения при его рассеянии веществом, содержащим легкие атомы. Эффект Комптона не удается объяснить на основе классической волновой теории света. Согласно квантовой теории, эффект Комптона является результатом упругого столкновения рентгеновского фотона со свободным или почти свободным электроном(с малой связью с ядром). При этом фотон передает электрону часть своей энергии и часть своего импульса в соответствиями с законами сохранения энергии и импульса. Если эл-н сильно связан с атомом, то при рассеянии на нем фотона последний передает энергию и импульс не электрону, а атому в целом.
64. Виды спектров. Формула Бальмера.
Совокупность частот, к-рые содержатся в излучении какого-либо в-ва, называется спектром испускания (Эмиссионым спектром) этого в-ва, а поглощаемых - спектром поглощения (адсорбционным спектром). 2. Светящиеся газы в атомном состоянии создают линейчатые спектры испускания, состоящие из отдельных узких спектральных линий. 3. Излучающие молекулы создают полосатые спектры испускания, в к-рых множество тесно расположенных спектральных линий образуют группы - полосы, разделенные темными промежутками. 4. Ракаленные твердые тела и жидкости создают непрерывный спектр испускания. Обращение спектральных линий испускания и поглощения : атомы данного хим. элемента поглощают те спектральные линии(частоты), к-рые они сами испускают. Формула Бальмера - It's so easy.
65. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.
Постулаты Бора : электроны могут находится на стационарных орбитах, на которых они не излучают. 2. В стациоенарном состоянии атома электрон квантованные значения момента импульса L = mvR; 3. При переходе с одной орбиты на другую электрон излучает/поглощает енергию.
66. Атом водорода по теории Бора.
Атом представляет собой положительно заряженное ядро. Электрон, движущийся вокруг него по круговой орбите, подчиняется второму закону Ньютона ma = Fk, где Fk - сила кулоновского притяжения к ядру, m - масса эл-на, a-центростреметильное ускорение. Для определения разрешенных орбит Бор ввел постулат - правило квантования : mVr = nh/2p, n=(1,2,..)
67. Гипотеза де Бройля. Опыт Девисона. Опыт Фабриканта.
В 1924 г. Бройль выдвинул гипотезу, что дуализм не является особенностью одних только оптических явлений, но имеет универсальное значение. Допускается, что частицы наряду с курпускулярными св-ми имеют также и волновые, де Бройль перенес на случай частиц в-ва те же правила перехода от одной картины к другой, какие справедливы в случае света. По идее де Бройля, движение электрона или какой-либо другой частицы связано с волновым процессом, длина волны к-рого равна h/mv, m - масса частицы, v - ее скорость, h - постоянная Планка. Гипотеза подтвердилась опытами Девисона и Фабриканта. Девисон исследовал отражение электронов от монокристалла никеля. Узкий пучок моноэнергетических эл-нов направлялся на поверхность монористалла, сошлифованною перпендикулярно к большой диагонали кристалл. решетки. Отраженные электроны улавливались цилиндрическим электродом, присоед. к гальванометру. Интенсивность отраженного пучка оценивалась по силе тока, при этом варьировались скорость электронов и угол падения. Опыт Фабриканта - дифракция эл-на (пропускали по одиночке через прибор, промежуток времени между двумя последовательными прохождениями эл-нов через кристалл примерно в 30 000 раз превосходил время, затраченное на прохождение эл-ном на прохождение всего прибора).
68. Двойственность свойств микрочастиц.
По гипотезе де Бройля микрочастицы обладают двойственной природой. Они проявляют как волновые (дифракция, отражение, преломление, интерференция) св-ва, так и курпускулярные (фотоэффект, эффект Комптона, излучение тел)
69. Принцип неопределенности Гейзенберга.
Утверждение о том, что произведение неопределенностей значений двух сопряженных переменных не может быть по порядку величины меньше постоянной Планка, называется принципом неопределенности Гейзенберга. Соотношения неопределенностей накладывабт в квантовой механикеопределенные ограничения на возможности описания движения частицы по некоторой траэктории. Нельзя со 100 % точностью определить местоположение частицы. Частица не локализуется в пространстве.
70. Уравнение Шредингера. Физический смысл пси-функции.
Положение частицы в пространстве в данный момент времени определяется в квантовой механике заданием волновой функции (пси-функции). Волновая ф-я является основной характеристикой состояния микрообъектов (атомов, молекул и т.д.). Квадрат пси-функции есть плотность вероятности и задает вероятность пребывания частици в данной точке пространства. Уравнением Шредингера назыв. основное диффер. уравнение относительно волновой ф-ции. Оно определяет пси-функцию для микрочастиц, движущихся в силовом поле с потенциальной энергией U, со скоростью v<<c.
71. Решение уравнения Шредингера для свободной частицы.
72. Стандартные условия для стационарного уравнения Шредингера для энергии и моментов.
В случае, когда пси-функция не зависит от времени, она удовлетворяет стационарному уравнению Шредингера. Пси-функции удовлетворяющие этому уравнению Шредингера наз. собственными ф-ями. Они существуют лишь при определенных значениях енергии(собственные значения энергии). Совокупность собственных значений энергий образует энергетический спектр частицы.
73. Частица в потенциальной яме : квантование энергии.
Потенциальной ямой называется область пространства, в которой потенциальная энергия U частицы меньше некоторого значения Umax. Движение коллективизированных эл-нов в атоме рассматривается в классической электронной теории как движение в потенциальной яме, причем вне металла потенциальная энергия эл-на равна нулю, а внутри металла она отрицательна и численно равна работе выхода эл-на. Физические в-ны, которые могут принимать лишь определенные дискретные значения, называются квантованными. Собственные значения энергии W частицы в одномерной потенциальной яме бесконечной глубины : W = n2h2/2mL2, где n=(1,2,..). Квантованные значения Wn называются уровнями энергии, а числа n - квантовыми числами.
74. Частица в потенциальной яме : вероятность нахождения.
Описывается стационарным уравнением Шредингера для частицы в потенциальной яме - Вероятность найти частицу вне потенциальной ямы равна нулю.
75. Туннельный эффект.
Туннельным эффектом называется прохождение частиц сквозь потенциальные барьеры(поле сил, действующих на частицу). Туннельный эффект является квантомеханическим эффектом, связанным с тем, что частицы обладают волновыми св-вами. Прозрачностью D потенциального барьера назыв. величина : D = Iпрох/Iпад, Iпрох - интенсивность волны де Бройля, прошедшей сквозь барьер, Iпад - падающей на барьер.
76. Нулевые колебания.
ABSENT
77. Образование энергетических зон в кристалле. Принцип запрета Паули.
В изолированных атомах электроны находятся в дискретных энергетических состояниях. В твердом теле энергетические состояния определяются ка взаимодействие их с ядром своего атома, так и электрическим полем кристаллической решетки, т.е. взаимодействием с другими атомами. В результате этого взаимодействия энергетические атомы электронов расщепляются. Вместо дискретного энергетического уровня, характерного для изолированного атома, возникает N близко расположенныхдруг от друга энергетических уровней, которые образуют энергетическую полосу(зону). В кристаллах образуется зонный энергетический спектр электронов. Образование зонного энергетического спектра вытекает из соотношения неопределенностей.