Материал: Квантовая оптика. Физика атомов и ядер. Физика полупроводников. контрольные задания для зачета по лабораторным работам. Москаленко А.Г., Гаршина М.Н

1. Записать уравнение Эйнштейна и дать понятие красной границы фотоэффекта. Определить красную границу λ₀ фотоэффекта для металла по представленному графику.

2. Как изменится максимальная энергия фотоэлектронов, если частоту света увеличить в 2 раза?

3. Фотоны с энергией Е=5эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода А=4,7эВ. Каков максимальный импульс (в кгм/с), передаваемый поверхности этого металла при вылете электрона?

4. Алюминиевый шарик последовательно освещается красным (1), желтым (2), зеленым (3) и синим цветом (4). В каком случае шарик приобретет наибольший заряд?

5. На поверхность лития падает монохроматический свет ( =310нм). Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7В. Определить работу выхода.

Вариант 4

1. В чём заключается несостоятельность волновой теории в объяснении законов внешнего фотоэффекта?

2

3. Определить длину волны красной границы фотоэффекта для меди (работа выхода А=4,5эВ).

4. Найти постоянную Планка h, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой ν₁=2,2·10¹⁵Гц, полностью задерживаются разностью потенциалов U₁=6,6В, а вырываемые светом с частотой ν₂=4,6·10¹⁵Гц – разностью потенциалов U₂ = 16,5В.

5. До какого потенциала можно зарядить удаленный от других тел цинковый шарик (для цинка А_вых= 4,0эВ), облучая его ультрафиолетовым излучением с длиной волны нм?

Вариант 5

1. Фотоны. Энергия и импульс фотона. Квантовая теория фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна.

2

3. Ток насыщения, протекающий через вакуумный фотоэлемент при его освещении светом равен . Определить число N фотоэлектронов, покидающих поверхность катода в единицу времени.

4. Как изменится вид вольт-амперной характеристики фотоэлемента, если при неизменном потоке фотонов увеличится в два раза частота падающего монохроматического света?

5. Какая доля энергии фотона израсходована на работу выхода фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта =307нм и максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна 1эВ?

3. Атом водорода Теоретический минимум

• Модель атома водорода по Бору. Постулаты Бора.

• Атом водорода в квантовой механике. Квантовые числа и их физический смысл. Энергетические уровни атома водорода и их вырождение. Пространственное квантование.

• Спектр атома водорода. Обобщенная формула Бальмера. Постоянная Ридберга.

Контрольные задания к лабораторным работам

№3.04. «Изучение спектра атома водорода»; № 3.05. «Измерение первого потенциала возбуждения атома криптона методом Франка-Герца»

Вариант 1

1. Что характеризуют квантовые числа: главное, орбитальное и магнитное? Какие значения они могут принимать?

2. Найти наибольшую и наименьшую длины волн спектра атома водорода в серии Пашена.

3. Записать спектроскопические обозначения состояний атома водорода, в которых может находиться электрон, имеющий главное квантовое число

4. Каково изменение орбитального механического момента электрона в атоме водорода при переходе его из состояния 2p в состояние 2s?

5. Чему равно число возможных ориентаций вектора орбитального момента импульса электрона атома водорода в 3d – состоянии?

Вариант 2

1. Какие существуют ограничения на возможные переходы электрона в атоме с одного уровня на другой?

2. Найти наибольшую и наименьшую длины волн спектра атома водорода в серии Бальмера.

3. Атомарный водород, возбужденный светом определенной длины волны, при переходе в основное состояние испускает только три спектральные линии. Определить длины волн этих линий и указать, каким сериям они принадлежат.

4. Чему равен момент импульса электрона, находящегося в атоме водорода в d - состоянии?

5. Каково число возможных ориентаций вектора орбитального момента импульса электрона атома водорода в 2p – состоянии?

Вариант 3

1. Дайте определение энергии ионизации, потенциала ионизации, первого потенциала возбуждения.

2. Найти наибольшую и наименьшую длины волн спектра атома водорода в серии Лаймана.

3. Определить первый потенциал возбуждения атома водорода.

4. Какова кратность вырождения 3d-состояния атома водорода?

5. Чему равно изменение орбитального магнитного момента электрона в атоме водорода при переходе из состояния 3p в состояние 1s?

Вариант 4

1. Что означает понятие пространственного квантования момента импульса электрона в атоме? Нарисуйте векторную диаграмму пространственного квантования для орбитального числа .

2. Определить длину волны, соответствующую третьей спектральной линии в серии Бальмера.

3. Найти потенциал ионизации атома водорода.

4. Во сколько раз орбитальный момент импульса L электрона находящегося в f-состоянии, больше, чем для электрона в p-состоянии?

5. Чему равно изменение орбитального магнитного момента электрона в атоме водорода при переходе из состояния 2p в состояние 1s?

Вариант 5

1. Какую группу электронов в атоме называют: а) подоболочкой; б) оболочкой? Указать максимально возможное число электронов в оболочке и подоболочке.

2. Определить наименьшую и наибольшую энергии фотона в ультрафиолетовой серии спектра атома водорода.

3. В каких пределах должна лежать энергия бомбардирующих электронов, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами этих электронов спектр водорода имел только одну спектральную линию?

4. Чему равен наименьший угол , который может образовать вектор момента импульса электрона, находящегося в атоме в d-состоянии, с направлением внешнего магнитного поля?

5. В атоме водорода электрон находится в состоянии . Найдите максимальный квант энергии, который может выделиться при переходе электрона в одно из низших состояний. Какое это состояние?

4. Физика полупроводников Теоретический минимум

• Зонная теория твердых тел. Образование и характеристики энергетических зон в кристаллах. Заполнение энергетических зон электронами. Металлы, диэлектрики, полупроводники.

• Механизм собственный и примесной проводимости полупроводников. Энергетические диаграммы собственных и примесных полупроводников.

• Полупроводники р- и n- типов. Энергетические диаграммы полупроводников p и n типа. Механизм электропроводности полупроводников.

• Зависимость концентрации собственных и примесных носителей полупроводников от температуры.

• Подвижность носителей в полупроводниках. Зависимость подвижности носителей от температуры.

• Температурная зависимость проводимости собственных и примесных полупроводников. Энергия активации собственной и примесной проводимости и её определение по графику ln от 1/T.

• Образование p-n перехода. Зонная диаграмма p-n перехода в состоянии равновесия и в режимах прямого и обратного напряжения.

• Вольт-амперная характеристика полупроводни-кового диода. Коэффициент выпрямления. Применение полупроводниковых диодов.

• Фотопроводимость полупроводников. Красная граница собственной и примесной фотопроводимости.

• Светодиод. Излучение светодиодов. Применение светодиодов.

4.1.Контрольные задания к лабораторным работам

№3.06. «Изучение эффекта Холла в полупроводниках»;

№3.07. «Определение энергии активации примеси в полупроводниках»; №3.09 «Изучение фотопроводимости в полупроводниках»