Бином Ньютона. Контрольные задания 319. 3. 01 Определение температуры оптическим пирометром

• Название: 3. 01 Определение температуры оптическим пирометром
• Анкор: Бином Ньютона
• Дата: 15.03.2022
• Размер: 0.76 Mb.
• Имя файла: Контрольные задания 319.doc
• Тип: Лабораторная работа; #398251
• страница: 2 из 3

№3.02 Исследование внешнего фотоэффекта

№3.03 Исследование фотоэлемента

Теоретический минимум

• 
  Фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта. Вольтамперная характеристика внешнего фотоэффекта и ее объяснение.
  
• 
  Несостоятельность волновой теории в объяснении законов внешнего фотоэффекта. Квантовая теория фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна.
  
• 
  Красная граница фотоэффекта.
  
• 
  Фотоэлементы, их характеристики. Применение фотоэлементов.
  

Контрольные задания
Вариант 1
1 . Два фотокатода освещаются одним и тем же источником света. По виду вольт - амперных характеристик сравните работы выхода электронов из металлов

1) А₁=А₂ 2) А₁>А₂ 3) А₁<А₂

2. Как изменится кинетическая энергия фотоэлектронов при увеличении светового потока в 2 раза?
3. Изобразить зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света. Работа выхода электрона из металла равна А.
4. Если работа по полному торможению фотоэлектронов электрическим полем равна работе выхода А, то какова частота квантов, вызывающих фотоэффект?
5. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов U = 1В. Чему равна скорость фотоэлектронов?


Вариант 2
1 . Катод освещают светом, одинаковой частоты. По виду вольтамперных характеристик сраните освещнности катода
1) Е₁ = Е₂ 2) Е₁ > Е₂ 3) Е₁ < Е₂
2. Как изменится запирающее напряжение, если частоту света увеличить в 2 раза ?
3. Определить длину волны красной границы фотоэффекта для цезия (работа выхода А=1,9 эВ).
4. При освещении катода фотоэлемента монохроматической световой волной в его цепи течет ток насыщения . Изобразить зависимость этого тока от концентрации фотонов в волне.
5. Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вылетающих из меди (А_вых=4,5 эВ) под действием -излучения с длиной волны =0,3 нм.

Вариант 3




1. Определить по графику красную границу λ₀ фотоэффекта для металла.


2. Как изменится максимальная скорость фотоэлектронов, если частоту света увеличить в 2 раза ?
3. Фотоны с энергией Е = 5 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода А = 4,7 эВ. Каков максимальный импульс (в кгм/с), передаваемый поверхности этого металла при вылете электрона?
4 . Два фотокатода освещаются одним и тем же источником света. По виду вольт - амперных характеристик сравните работы выхода электронов из металлов.


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

Вариант 4

1 . Оценить по графику работу выхода электрона из металла М в эВ.



2. Как с помощью вольт-амперной характеристики фотоэлемента определить число n электронов, выбиваемых светом с поверхности катода в единицу времени?

3. Определить длину волны красной границы фотоэффекта для меди (работа выхода А=4,5 эВ).
4. Как изменится вид вольт-амперной характеристики фотоэлемента, если при неизменном спектральном составе волны увеличится в два раза ее полный световой поток?
5. До какого потенциала можно зарядить удаленный от других тел цинковый шарик, облучая его ультрафиолетовым излучением с длиной волны нм?

Вариант 5




1. На рисунке представлены две зависимости задерживающего напряжения U₃ от частоты ν падающего света для внешнего фотоэффекта. Чем отличаются условия, при которых были получены эти прямые? Какие фундаментальные физические постоянные могут быть получены с помощью этих зависимостей?

2. Ток насыщения, протекающий через вакуумный фотоэлемент при его освещении светом, . Определить число N фотоэлектронов, покидающих поверхность катода в единицу времени.
3. Как изменится вид вольт-амперной характеристики фотоэлемента, если при неизменном потоке фотонов увеличится в два раза частота используемого монохроматического света?
4. При освещении вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом с длиной волны λ₁ = 400 нм он заряжается до разности потенциалов U₁ = 2 В. До какой разности потенциалов зарядится фотоэлемент при освещении его монохроматическим светом с длиной волны λ₁ = 300 нм?
5. Какая доля энергии фотона израсходована на работу выхода фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта =307 нм и максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна 1эВ?

Лабораторная работа №3.04

Изучение спектра атома 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
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 находится 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 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?

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

№3.07 Определение энергии активации примеси в полупроводниках.

№3.08 Изучение явления испускания света полупроводниками

№3.09 Изучение фотопроводимости в полупроводниках

№3.10 Изучение выпрямляющих свойств полупроводниковых диодов
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.
  
• 
  Вольтамперная характеристика полупроводникового диода. Коэффициент выпрямления. Применение полупроводниковых диодов
  
• 
  Фотопроводимость полупроводников. Красная граница собственной и примесной фотопроводимости.
  
• 
  Светодиод. Излучение светодиодов. Применение светодиодов.
  

Контрольные задания
Вариант 1

Группы Периоды	III	IV	V	VI	VII
2	B	C	N	O
3	Al	Si	P	S	Cl
4	Ga	Ge	As	Se	Br
5	Yn	Sn	Sb	Te	Y

1. На рисунке показан участок периодической системы Менделеева
При введении какой примеси в чистый кремний он становится полупроводником n – типа?




2. Какой цифрой обозначены носители, которые являются основными для полупроводника р – типа?



3. Если число образующих кристалл атомов увеличить в 3 раза, то число подуровней, из которых состоит 2р - зона

1) не изменится 2) увеличится в 3 раза

3) увеличится в 6 раз 4) увеличится на 3 уровня





4. Какая кривая описывает температурную зависимость уровня Ферми в собственном полупроводнике?


5

. На графике показана зависимость логарифма концентрации носителей заряда в собственных полупроводниках от обратной температуры. Какому образцу соответствует наибольшая энергия активации E_g?
6

. На рисунке представлена зависимость логарифма концентраций распределения электронов в зоне проводимости от обратной температуры. На участке bc концентрация носителей изменяется по закону

1) n=pe ^{–Eg / 2kT} 2) ne ^{–Eд / 2kT}

3) pe ^{–EА / 2kT} 4) n  N_д
7. Красная граница фотопроводимости в собственном полупроводнике описывается формулой

1) λ = hc / Е _Д 2) λ = hc / Е _g 3) λ = hc / Е _а 4) λ = hc / eU
8. Обратный ток в р-n переходе обусловлен

1) только электронами

2) только дырками

3) основными носителями тока

4) неосновными носителями тока


Вариант 2

Группы Периоды	III	IV	V	VI	VII
2	B	C	N	O
3	Al	Si	P	S	Cl
4	Ga	Ge	As	Se	Br
5	Yn	Sn	Sb	Te	Y

1. На рисунке показан участок периодической системы Менделеева
При введении какой примеси в чистый кремний он становится полупроводником р – типа?




2. Какой цифрой обозначены носители, которые являются основными для полупроводника n – типа?




3. Если число образующих кристалл атомов увеличить в 3 раза, то число электронов, которое может вместить 2р - зона

1) не изменится 2) увеличится в 3 раза

3) увеличится в 6 раз 4) увеличится на 3 N,

где N – первоначальное число атомов




4. Какая кривая описывает температурную зависимость уровня Ферми в полупроводнике р-типа?

5

. На графике показана зависимость логарифма концентрации носителей заряда в собственных полупроводниках от обратной температуры. Какому образцу соответствует наименьшая энергия активации E_g?

6

. На рисунке приведена зависимость логарифма электропроводности примесного полупроводника n-типа от обратной температуры. В области низких температур электропроводность описывается формулой

1)   exp(-E_g/2kT) 2)   exp(-E_Д/2kT)

3)   exp(-E_А/2kT) 4)   T^-3/2
7. Красная граница фотопроводимости в полупроводнике n-типа описывается формулой
1) λ = hc / Е _Д 2) λ = hc / Е _g 3) λ = hc / Е _а 4) λ = hc / eU
8 . Какая зонная диаграмма соответствует включению р-n перехода в прямом направлении

Вариант 3

1.На рисунке показан участок периодической системы Менделеева

Группы Периоды	III	IV	V	VI	VII
2	B	C	N	O
3	Al	Si	P	S	Cl
4	Ga	Ge	As	Se	Br
5	Yn	Sn	Sb	Te	Y

При введении какой примеси в чистый германий он становится полупроводником n – типа?




2. Какой цифрой обозначены носители, которые являются основными для полупроводника р – типа?

3. Максимальное число электронов, которое может вместить энергетическая зона 4f кристалла, содержащего N атомов, равно

1) 6N 2) 10N 3) 14N 4) 18N




4. Какая кривая описывает температурную зависимость уровня Ферми в полупроводнике n-типа?


5. На рисунке приведена зависимость логарифма проводимости примесных полупроводников от обратной температуры. Какому образцу соответствует наибольшая энергия активации примеси?

6

. На рисунке приведена зависимость логарифма электропроводности примесного полупроводника n-типа от обратной температуры. В области высоких температур электропроводность описывается формулой

1)   exp(-E_g/2kT) 2)   exp(-E_Д/2kT)

3)   exp(-E_А/2kT) 4)   T^-3/2
7. Красная граница фотопроводимости в полупроводнике p-типа описывается формулой

1) λ = hc / Е _Д 2) λ = hc / Е _g 3) λ = hc / Е _а 4) λ = hc / eU
8. Какая зонная диаграмма соответствует включению р-n перехода в обратном направлении



Вариант 4

1.На рисунке показан участок периодической системы Менделеева

Группы Периоды	III	IV	V	VI	VII
2	B	C	N	O
3	Al	Si	P	S	Cl
4	Ga	Ge	As	Se	Br
5	Yn	Sn	Sb	Te	Y

При введении какой примеси в чистый германий он становится полупроводником р – типа?




2. Какой цифрой обозначены носители, которые являются неосновными для полупроводника n – типа?
3. Максимальное число электронов может вместить энергетическая зона

1) 2p 2) 3d 3) 4f 4) 5s




4. Какая точка на кривой температурной зависимости уровня Ферми в полупроводнике n-типа соответствует температуре истощения примесей?



5. На рисунке представлена зависимость логарифма концентраций распределения электронов в зоне проводимости от обратной температуры. На участке ab концентрация носителей изменяется по закону

1) n=pe ^{–Eg / 2kT} 2) ne ^{–Eд / 2kT} 3) pe ^{–EА / 2kT} 4) n  N_д




6. Какой график соответствует температурной зависимости сопротивления полупроводника?

7. . Интегральная чувствительность фотосопротивления определяется по формуле

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Здесь J_ф – сила фототока, J_св – сила светового тока, J_т – сила темнового тока, U – приложенное напряжение.
8 . Какая зонная диаграмма соответствует равновесному состоянию р-n перехода

Вариант 5

1. Энергией активации собственной проводимости называется

1) энергия, которую необходимо сообщить электрону для перевода его с донорного уровня в зону проводимости;

2) энергия, которую необходимо сообщить электрону для перевода его из валентной зоны в зону проводимости;

3) энергия, которую необходимо сообщить электрону для перевода его из валентной зоны на акцепторный уровень;

4) энергия, которая выделяется при рекомбинации электрона с дыркой.




2. Какой цифрой обозначены носители, которые являются неосновными для полупроводника n – типа?

3. Если кристалл состоит из N атомов, то разность между числом подуровней, из которых состоит зона 3d и 4s, равна

1) N 2) 2N 3) 4N 4) 7N




4. Какая точка на кривой температурной зависимости уровня Ферми в полупроводнике р-типа соответствует температуре истощения примесей?




5. На рисунке представлена зависимость логарифма концентраций распределения электронов в зоне проводимости от обратной температуры. На участке cd концентрация носителей изменяется по закону

1) n=pe ^{–Eg / 2kT} 2) ne ^{–Eд / 2kT} 3) pe ^{–EА / 2kT} 4) n  N_д

6. Примесная фотопроводимость полупроводников наблюдается

1) при любой температуре

2) при температуре ниже температуры истощения примесей Т_S

3) выше температуры Т_i

4) выше температуры Т_S , но ниже температуры Т_i перехода к собственной проводимости
7. Результаты какой кривой используются для расчета темного сопротивления ФС ?



8. Какая из представленных формул

1) i = i_нас(e^{eU / kT} – 1) 2) i = i_нас(e^{- eU / kT} – 1)

3) i = i_нас(e^{eU / kT} – 1) 4) i_нас= i_ns+ i_ps

описывает диффузионный ток в р-n переходе?

Лабораторные работы