Заведующий кафедрой физики

_________ М.П. Евстигнеев

“___”_____________ 2015 г.

ПЕРЕЧЕНЬ

вопросов к экзамену по дисциплине «Атомная физика»

1. Развитие теории строения атома. Явления, подтверждающие сложное строение атома. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц веществом. Модель атома Резерфорда.

2. Закономерности в атомных спектрах. Постулаты Бора.

3. Атом водорода и его спектр по теории Бора. Экспериментальное подтверждение теории Бора. Опыты Франка и Герца.

4. Двойственная корпускулярно-волновая природа частиц вещества. Гипотеза де Бройля. Экспериментальное подтверждение теории де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера.

5. Свойства волн де Бройля. Правило квантования орбит по теории де Бройля. Соотношения между выводами квантовой механики и теории Бора. Принцип дополнительности.

6. Соотношения неопределенностей Гейзенберга для координат, импульса и энергии микрочастиц. Физическая интерпретация.

7. Волновая функция и ее свойства. Уравнения Шредингера для стационарных состояний. Принцип причинности в квантовой механике.

8. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике. Квантование энергии. Энергия нулевых колебаний.

9. Прохождение микрочастиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект.

10. Атом водорода в квантовой механике. Уровни энергии и квантовые числа, их физическая интерпретация.

11. Спектры атома водорода и водородоподобных систем. Правила отбора. Соотношение между выводами квантовой механики и теории Бора.

12. Орбитальный механический и магнитный моменты электрона в атоме. Опыты Штерна и Герлаха. Собственный магнитный момент электрона (спин). Магнетон Бора.

13. Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням. Принцип запрета Паули.

14. Периодическая система элементов Менделеева. Принципы классификации элементов.

15. Спектры щелочных металлов, их особенности. Мультиплетность спектров.

16. Эффект Зеемана и Штарка.

17. Рентгеновские спектры. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение и его спектр.

18. Рентгеновское излучение и его спектр. Закон Мозли. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Линейный и массовый коэффициенты поглощения. Закон Бугера-Ламберта. Единицы измерения рентгеновского излучения. Практическое применение.

19. Молекулярные спектры. Составляющие энергии молекул: энергия возбуждения электронов, энергия колебательного и вращательного движения молекул.

20. Комбинационное рассеяние света. Эффект Ландеберга-Мандельштама-Рамена. Практическое применение.

21. Люминесценция. Виды люминесценции. Энергетический выход люминесценции. Практическое применение.

22. Оптические квантовые генераторы. Создание условий инверсной заселенности энергетических уровней. Твердотельные и газовые лазеры, их основные характеристики, практическое применение.

23. Статистика электронов в металлах и полупроводниках. Задачи статистики. Микрочастицы и коллектив. Тождественность микрочастиц. Фермионы и бозоны. Классическая и квантовая статистика.

24. Фазовое пространство микрочастиц. Квантование фазового пространства. Расчет плотности числа состояний в пространстве импульсов и в энергетическом пространстве.

25. Термодинамическое описание коллектива. Параметры состояния. Химический потенциал. Функция распределения для невырожденного идеального газа.

26. Функция распределения для вырожденного газа фермионов. Распределение Ферми-Дирака при абсолютном нуле температуры. Вычисление энергии Ферми. Зависимость положения уровня Ферми от степени вырождения электронного газа.

27. Основные типы твердых тел. Химическая связь в твердых телах и межатомные силы. Общие характеристики химических связей.

28. Жидкие кристаллы: структура, свойства и практическое применение.

29. Кристаллическая решетка. Решетки Бравэ. Индексы Миллера. Несовершенства и дефекты кристаллической решетки.

30. Методы выращивания кристаллов. Методы исследования структуры кристаллов.

31. Аморфные тела и полимеры.

32. Элементы зонной теории твердых тел. Обобществление электронов в кристалле, энергетический спектр электронов в кристалле. Металлы, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной модели.

33. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Статистика электронов в невырожденных полупроводниках. Вырожденные полупроводники.

34. Электронно-дырочный переход, его получение и свойства. Энергетическая диаграмма p-n перехода. Выпрямляющее действие p-n перехода. Полупроводниковые диоды.

35. Транзистор, его получение и свойства. Работа транзистора в схемах с общим эмиттером и общей базой.

36. Туннельный диод, его получение и свойства. Энергетическая диаграмма p-n перехода. Вольтамперная характеристика туннельного диода.

37. Устройство, принцип действия и основные характеристики полупроводниковых фоторезисторов.

38. Устройство, принцип действия и основные характеристики полупроводниковых терморезисторов.

39. Устройство, принцип действия и основные характеристики полупроводниковых солнечных батарей.

40. Явление сверхпроводимости. Экспериментальные данные по сверхпроводимости. Состояние теории. Высокотемпературная сверхпроводимость. Эффект Джозефсона.

Утверждено на заседании кафедры физики, протокол № 2 от 22 октября 2015 г.

Лектор к.ф.-м.н., доцент ________________ К.А. Рыбакова