Физика. Задания ч.3. doc. 1. интерференция света основные формулы и законы
 Скачать 1.6 Mb.
|
| ||||||||
и сферическая 
функции, входящие в волновую функцию связанных состояний атома водорода?| 4.38. На рисунке справа схематически представлена система энергетических уровней атома водорода. Правилами отбора запрещены переходы: А. [3s→2s] B.[4s→3p] C. [2p→2s] D.[4f→3p] |  |
4.39. Пользуясь условными обозначениями состояний электрона в атоме водорода, запишите переходы, приводящие к возникновению серии Бальмера.
A. [ns→2p; nd→2p] (n = 3, 4, …) B. [np→1s] (n = 2, 3, …)
C. [nf→3d] (n = 4, 5, …)
| 4.40. Постройте и объясните диаграмму, иллюстрирующую расщепление энергетических уровней и спектральных линий (с учетом правил отбора) при переходах между состояниями с  = 1 и = 2.
|  | ||||
4.41. Нормированная волновая функция, описывающая 1s – состояние электрона в атоме водорода, имеет вид
, где 
– первый боровский радиус. Определите среднюю потенциальную энергию электрона в поле ядра.[
– 27,2 эВ]4.42. Определите, во сколько раз орбитальный момент импульса электрона, находящегося в d – состоянии, больше, чем для электрона в
p – состоянии.
А. [1,73] B. [2,43] C. [∞] D. [3,33]
4.43. Запишите электронную конфигурацию атома фосфора с вакансией в 2p – подоболочке.
А. [1s2 2s2 2p5 3s2 3p3] B. [1s2 2s2 2p6 3s2 3p2] C. [1s2 2s2 2p6 3s1 3p3]
4.44. Запишите квантовые числа, определяющие внешний, или валентный, электрон в основном состоянии атома алюминия.
А. [n = 3,
= 1, m = 0, ±1; ms = ±1/2] B. [n = 3,
= 0, m = 0; ms = ±1/2] 4.45. Определите наименьшую длину волны рентгеновского излучения, если рентгеновская трубка работает при напряжении U = 30 кВ.
А. [41,3 пм] B. [20,6 пм] C. [10,3 пм] D. [8,3 пм]
4.46. Считая, что формула закона Мозли с достаточной степенью точности дает связь между характеристическими частотами рентгеновского спектра и порядковым номером элемента, из которого сделан антикатод, найдите наибольшую длину волны К-серии рентгеновских лучей, даваемых трубкой с антикатодом из: 1) железа, 2) меди, 3) молибдена, 4) серебра, 5) тантала, 6) вольфрама, 7) платины. Для К – серии постоянная экранирования
= 1. [1) 194 пм; 2) 154 пм; 3) 71,2 пм; 4) 56,3 пм; 5) 22 пм; 6) 21,4 пм;7) 19 пм]
4.47. Определите постоянную экранирования для L – серии рентгеновских лучей, если известно, что при переходе электрона в атоме вольфрама с М – на L – слой испускаются рентгеновские лучи с длиной волны 143 пм.
А. [
= 5,5] B. [ = 0] C. [ = 1] D. [ = 0,5]4.48. Определите порядковый номер элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева, если граничная (наибольшая) частота К – серии характеристического рентгеновского излучения составляет 5,55∙1018 Гц.
А. [z = 42, молибден] В. [z = 56, барий]
4.49. При переходе электрона в атоме с L – на К – оболочку испускаются рентгеновские лучи с длиной волны 78,8 пм. Какой это атом? Для К – серии постоянная экранирования
= 1.А. [z = 40, цирконий] В. [z = 53, йод] С. [z = 30, цинк]
4.50. В излучении звезды обнаружен водородоподобный спектр, длины волн которого в 4 раза меньше, чем у атомарного водорода. Определите элемент, которому принадлежит данный спектр.
А. [z = 2, гелий] В. [z = 3, литий] С. [z = 4, бериллий]
4.51. Молекулярные спектры состоят из трех видов полос:
1) вращательных; 2) колебательно-вращательных и 3) электронно-колебательных, которые в свою очередь состоят из большого числа тесно расположенных линий. В эксперименте и в теории проявляется значительное различие в разности энергий двух соответственно электронных, колебательных и вращательных уровней, между которыми разрешены переходы электрона в соответствии с правилами отбора, причем ∆Wэл.>∆Wкол.>∆Wвр. Определите, какие полосы будут наблюдаться соответственно на 1) длинноволновой и 2) коротковолновой границах молекулярного спектра при возбуждении всех приведенных выше полос полосатого спектра молекулы.
А. [1) вращательные; 2) электронно-колебательные]
В. [1) колебательно-вращательные; 2) электронно-колебательные]
С. [1) вращательные; 2) колебательно-вращательные]
4.52. Высокая монохроматичность лазерного излучения обусловлена относительно большим временем жизни электронов в метастабильном состоянии 10-3 с. Учитывая, что постоянная Планка
= 0,66∙10-15 эВ, определите ширину метастабильного уровня.А. [0,33∙10-12 эВ] В. [1,5∙10-12 эВ]
С. [0,33∙10-18 эВ] D. [1,5∙10-18 эВ]
4.53. Система, состоящая из N = 1020 трехмерных осцилляторов, находится при температуре
(
= 250 К). Определить энергию системы.А. [1,49 Дж] В. [0,49 Дж] С. [2,49 Дж] D. [1,20 Дж]
4.54. Используя квантовую теорию теплоемкости Эйнштейна, определите удельную теплоемкость при постоянном объеме алюминия при температуре 200 К. Характеристическую температуру Эйнштейна принять для алюминия равной 300 К.
А. [770 Дж/кг∙К] В. [257 Дж/кг∙К] С. [1540 Дж/кг∙К]
4.55. Определите теплоту, необходимую для нагревания кристалла калия массой 200 г от температуры T1 = 4 К до температуры T2 = 5 К. Принять характеристическую температуру Дебая для калия
= 100 К и считать условие T << 
выполненным.А. [0,92 Дж] В. [1,84 Дж] С. [0,31 Дж] D. [9,2 Дж]
4.56. Определите в электронвольтах максимальную энергию фонона, который может возбуждаться в кристалле калия, характеризуемом температурой Дебая
= 100 К. А. [0,0086 эВ] В. [0,025 эВ] С. [0,03 эВ] D. [0,0043 эВ]
4.57. Оцените среднюю энергию свободных электронов в металлах при абсолютном нуле температур, если средняя концентрация электронов проводимости в металлах составляет 5∙1028 м-3.
А. [3 эВ] В. [5 эВ] С. [6 эВ] D. [9 эВ]
4.58. Металлы литий и цинк приводят в соприкосновение друг с другом при температуре Т = 0 К. Чему будет равна возникшая контактная разность потенциалов? Какой из этих металлов будет иметь более высокий потенциал? (
Li = 0,53∙103 кг/м3; Zn = 7,15∙103 кг/м3). A. [U12 = 0,8 B; Li] B. [U 12 = 0,01 B; Zn]
C. [U 12 = 8 B; Li] D. [U 12 = 0,1 B; Zn]
4.59. Докажите, что уровень Ферми в собственном полупроводнике действительно расположен в середине запрещенной зоны.
A. [EF =
] B. [EF = 
] C. [EF = 
]4.60. Кремниевый образец, ширина
запрещенной зоны в котором равна 1,1 эВ, нагревают от температуры t1 = 0 оС до температуры t2 = 10 оС. Во сколько раз возрастает его удельная проводимость 
?A. [в 2,28] B. [в 0,23] С. [в 22,8] D. [в 1,14]
4.61. При нагревании германиевого кристалла от температуры 0 оС до температуры 10 оС его удельная проводимость возрастает в 1,49 раза. По приведенным данным определите ширину запрещенной зоны кристалла германия.
А. [0,72 эВ] В. [1,1 эВ] С. [1,5 эВ] D. [4,7 эВ]
4.62. Предположим, что p - n – переход находится при 0 оС и при прямом напряжении 0,1 В, a его сопротивление равно 10 Ом. Каково сопротивление перехода, если поменять полярность напряжения?
А. [692 Ом] В. [6920 Ом] C. [69,2 Ом] D. [138,4 Ом]
4.63. Прямое напряжение, приложенное к p - n – переходу, равно
0,1 В. Во сколько раз возрастет сила тока через переход, если изменить температуру от Т1 = 300 К до Т 2 = 273 К?
[
= 1,1] 4.64. Глубина потенциальной ямы U металла составляет 10 эВ, а максимальная энергия электрона Еmax, отсчитанная от дна ямы, равна
6 эВ. Определите уровень Ферми ЕF и работу выхода А электрона в этом металле.
А. [ЕF = 6 эВ; А = 4 эВ] В. [ЕF = 4 эВ; А = 6 эВ] C. [ЕF = 3 эВ; А = 2 эВ]
4.65. На рисунке изображены зонные схемы полупроводников разного типа проводимости. Какая схема соответствует полупроводникам p – типа и n – типа примесной проводимости и собственной проводимости.
A. [c, b, a] B. [a, b, c] C. [b, a, c] D. [c, a, b]
5. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
5.1. Элементы физики атомного ядра
Основные формулы и законы
Массовое число ядра (число нуклонов в ядре)
A = Z + N,
где Z – зарядовое число (число протонов); N –число нейтронов.
Радиус ядра с массовым числом A
R = 1,23∙10-15 A 1/3 м.
Дефект массы ядра
где
, 
и 
mя - соответственно масса протона, нейтрона и ядра.Если взять не массу ядра
mя, а массу атома (изотопа) 
и вместо массы протона массу атома водорода 
, то 
.Энергия связи и удельная энергия связи
Есв = ∆mc2, Еуд = Есв/А.
Если массы измерять в а.е.м., то Есв = 931∆m (МэВ), так как
1 а.е.м.∙с2 = 931,5 МэВ.
Закон радиоактивного распада
или 
,где
- число ядер, распадающихся за время dt; 
- число ядер, не распавшихся к моменту времени t; 
- число ядер в начальный момент времени (t=0); 
–постоянная радиоактивного распада.Период полураспада
.Среднее время жизни радиоактивного ядра
Активность радиоактивного изотопа
или 
.Правила смещения для
– распада
.Правила смещения для β – – распада
.Правила смещения для β + – распада
.Энергетический эффект ядерной реакции (в МэВ)
,где
сумма масс (в а.е.м.) исходных реагентов, 
сумма масс (в а.е.м.) продуктов реакции.Основные дозиметрические величины:
Поглощенная доза излучения Dп = ∆Епогл/m;
Экспозиционная доза DЭ =
(1р = 2,58∙10-4 Кл/кг)Биологический эквивалент рентгена (1 бэр = 10-9 Дж/кг)
Мощность дозы излучения Pп = Dп/∆t или Pэ = Dэ/∆t, где ∆t – длительность облучения.