 |
Типы связей атомов в твердом теле.
|
|
|
|
Вопросы
Государственного интегрированного экзамена
Для магистрантов специальности 6М011000 – Физика
Г.
1. Развитие науки и техники. Научно – технические революции.
Зарождение физической науки. Развитие физических принципов и законов.
Влияние достижений физики на развитие техники.
2. Принципы и законы физики. Понятие принципа и закона, их
классификация. Принцип независимости движений; принципы
относительности Галилея и Эйнштейна; принцип суперпозиции; принцип
Гюйгенса - Френеля; принцип эквивалентности масс; принципы квантовый
механики: принцип тождественности одинаковых частиц, принцип Паули.
Принципсоответствия и его роль в анализе фундаментальных теорий и
границ их применимости.
Классическая механика и специальная теория относительности (СТО)
Основные положения классической механики. Основания для
возникновения СТО. Постулаты Эйнштейна.
Относительные и абсолютные величины в классической механике и СТО.
Преобразование Галилея и Лоренца. Постулаты Эйнштейна. Одновременность, пространственные и временные интервалы в классической механике и СТО. Пространственно-временной интервал.
Атом Бора-Резерфорда.
Проблема структуры атома. Несостоятельность классической механики Ньютона и электродинамики Максвелла в применении к атому. Постулаты Бора. Дискретный энергетический спектр атома. Атом водорода в квантовой механике.
Дуализм света.
Волны и частицы в классической механике. Проблема света. Закон прямолинейности распространения. Представление о свете во времена Ньютона. Явления, подтверждающие волновые свойства света. Роль электродинамики Максвелла в развитии представлений о природе света. Фотоэффект. Законы Столетова. Уравнение Эйнштейна – дуализм света.
|
|
|
Дуализм частиц. Динамические и статистические закономерности в природе.
Гипотеза де Бройля. Энергия, импульс частиц, длина волны де Бройля. Экспериментальное подтверждение волновых свойств частиц.
Дифференциальные уравнения классической механики. Роль начальных условий. Динамические закономерности. Детерменизм Лапласа. Статистические закономерности молекулярной физики.
Волновая функция, ее смысл. Статистический характер закономерностей в квантовой механике. Волновые уравнения. Принцип причинности в классической и квантовой физике.
Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
Дуализм частиц. Длина волны де Бройля. Характеристики состояния частиц в классической механике. Невозможность использование классических характеристик для определения состояния квантово-механических частиц. Роль взаимодействия в системе прибор – объект.
Соотношение неопределенностей Гейзенберга для координат и импульса.
Принцип дополнительности Бора. Соотношения неопределенностей для энергии и времени и его роль в теории обменного характера фундемательных взаимодействий.
Электромагнитная индукция
Опыты Эрстеда. Открытие магнитного поля тока. Открытие Фарадея. Теория Максвелла. Уравнения электромагнитного поля. Волновые уравнения. Электромагнитная природа света. Солнечный и звездный ветер. Вмороженные магнитные поля в Космосе.
Туннельный эффект.
Потенциальный барьер. Поведение классических частиц различной энергии на барьере. 
- функция квантовой частицы. Коэффициенты отражения и прозрачности барьера для квантово-механических частиц. Туннельный эффект. Надбарьерное рассеяние. Явления, подтверждающие туннельный эффект. Туннельный эффект в сверхпроводниках. Эффект Джозефсона.
|
|
|
Спин электрона.
Характеристики состояния электронов в атоме. Квантовые числа. Пространственное квантование. Опыт Штерна и Герлаха: цель и результат опыта. Проблема мультиплетной структуры спектров. Спин в нерелятивистской и релятивистской квантовой механике. Классификация частиц по спину.
Применение принципа тождественности одинаковых частиц и принципа Паули к объяснению структуры электронной оболочки атома, электропроводности металлов квантовой механике. Уровень Ферми.
Правила отбора.
Квантовые числа. Состояние квантовомеханической частицы. Волновая функция электрона в атоме. Квантовые переходы. Вероятность перехода. Магнитный элемент перехода. Разрешенные и запрещенные переходы. Правила отбора для переходов ЛГО и электрона в центрально симметричном поле. Электродипольные, квадрупольные и магнитные переходы. Метастабильные состояния. Лазеры.
Электрон в атоме имеет дискретн.энергет.спектр. При переходе электрона с верхнего на нижн.уровень происх. излуч.hv. При переходе снизу вверх поглощ. hv. Переходы электр.между энергет.уровнями могут быть спонтанными (самопроизв.-сверху вниз) или индуцир. (вынужден.) – снизу вверх.
Часто мы говорим,что если электрон нах.-ся на вышерасполож.уровне, при свободн.нижнепм, то он перейдет на этот свободн.уровень. Получен. Формула для вероят.-ти перехода указывает на то, перейдет ли электрон снизу вверх или сверху вниз, зависит от матричн.элем. Хmn. У нас пси функция зависит от n,l,m.
При этом матричн.элем. перехода всегда не равно 0. Т.е. переходы возможны при любом изменении главн.квант.числа. …
Постоянная Планка.
Проблема света. Квант света. Формула и постоянная Планка. Роль постоянной Планка в квантовой механике. (волновые свойства частиц, соотношение неопределенности, предельный переход к классической физике и др.) Элементарная ячейка в фазовом пространстве. Планковские величины (длина, время, масса).
Типы связей атомов в твердом теле.
Агрегатные состояния вещества. Твердые тела. Типы связей атомов и молекул, типы кристаллов. Природа сил каждого типа. Классические и квантовые механизмы взаимодействия частиц, обеспечивающих связь в кристаллах.
|
|
|
