Fizika 2 bilietu klausimai ir konspektas 20090106 ( )

Click here to load reader

  • date post

    14-Dec-2014
  • Category

    Documents

  • view

    158
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of Fizika 2 bilietu klausimai ir konspektas 20090106 ( )

1. Vandenilikasis atomas: a) Kokias sistemas vadiname vandenilikosiomis? Tai elektringj daleli sistema, sudaryta i nejudanio branduolio, kurio krvis Ze (Z - sveikasis skaiius), ir apie j skriejanio elektrono. b) Vandenilikojo atomo energija. Koks kvantinis skaiius j nulemia?W p (r ) = Ze 2 ; ia r-elektrono nuotolis nuo branduolio. 40 r

Potencin energija nuo laiko tiesiogiai nepriklauso.

me Z 2 e 4 (n=1,2,3) 2 32 2 0 2 n 2 Vandenilikojo atomo energija priklauso nuo pagrindinio kvantinio skaiiaus n ir jam didjant diskretikai didja, t.y. atomo energija kvantuota. Wn = c) Pagrindins bsenos bangin funkcija; Atomo bsena, kurioje jo energija yra pati maiausia, vadinama pagrindine. Didesns energijos bsenos vadianamos suadintomis. Vandenilikojo atomo pagrindin bsena yra 1s (n=1, l=0, m=0). Vandenilikojo atomo pagrindin funkcij aprao tik nuo kintamojo r priklausanti reali bangin funkcija:

100 = Ce

r a

; ia C - tam tikra konstanta, randama i bangins funkcijos normuotumo slygos.

d) Vandenilio atomas yra W3 energijos lygmenyje (n=3). Kiek skirtingos energijos kvant jis gali ispinduliuoti, kokio uolio metu jis ispinduliuos trumpiausio bangos ilgio kvant? Jis gali ispinduliuoti 3 uolius, o trumpiausio bangos ilgio kvant ispinduliuos, kai i treio lygmens peroks pirm. 2. Kvantiniai skaiiai ir j fizikin prasm: a) Apibdinkite bangins funkcijos nlm parametrus n, l ir m (k kvantuoja ie skaiiai?); , Kompleksin trij kintamj (r, ) funkcija: nlm ( r , ) = Rnl ( r )Ylm ( ) ; ia n,l,m - kvantiniai skaiiai , , n pagrindinis kvantinis skaiius (kvantuoja vandenilikojo atomo energij) l orbitinis kvantinis skaiius (kvantuoja elektrono orbitin judesio kiekio moment) m magnetinis kvantinis skaiius (nusako elektrono orbitinio judesio kiekio momento erdvin kvantavim ) b) Kokias vertes gali gyti orbitinis ir magnetinis kvantiniai skaiiai? Esant apibrtam pagrindiniam kvantiniam skaiiui, visos galimos orbitinio judesio kiekio momento verts iplaukia i lygybs: Le = l (l +1) (l=0,1,2,...,n-1) Vektoriaus L projekcijos Lz, fizikinje kryptyje Oz nusakomos itokia nelygybe: Lz = m (-lml) c) Kodl magnetinis kvantinis skaiius negali bti didesnis u orbitin? Magnetinis kvantinis skaiius yra orbitinio kvantinio skaiiaus projekcija maesne u pat orbitin skaii. 3. Elektrono sukinys (spinas): Tai elektrono savasis judesio kiekio momentas. Su juo susijs savasis magnetinis momentas pms. io vektoriaus projekcija iilgai B nukreiptoje Oz ayje skaitine verte lygi Boro magnetonui:pmsz = e = B 2me

z a, todl visada

a) Koks V. terno ir V. Gerlacho bandymo tikslas ir rezultatas?

V.ternas ir V.Gerlachas eksperimentikai tyr atomo magnetinio momento erdvin kvantavim. Vamzdelyje, taisytas atom pluotelio altinis i periodins lentels I grups elemento. Pirmuose bandymuose tai buvo iki auktos temperatros kaitintas sidabrinis rutuliukas K. Diafragm sistemos D suformuotas siauras atom pluotelis juda statmenai labai nevienalyio magnetinio lauko indukcijos linijoms. itoks laukas veikia dalel jga F = pm periodins element lentels I grupei, yra nesuadintas, tuomet jo valentinis elektronas yra s bsenoje (l = 0). itokio atomo vis elektron atstojamasis orbitinis impulso momentas bei su juo susijs magnetinis momentas, irgi lygus 0. Taigi tiktina, kad itoki atom pluotelis nevienalyiame magnetiniame lauke nenukryps. Taiau tiek sidabro, tiek liio atom pluoteliai visada ulinkdavo dvejopai (6.8 pav.). Taigi, net nesuadinti ie atomai pasiymi magnetiniu momentu, kuris iorinio magnetinio lauko B atvilgiu gali bti dvejopai orientuotas. b) Sukinio kvantinis skaiius; Ls = s ( s + 1) ; ia s - sukinio kvantinis skaiius c) Sukinio magnetinis kvantinis skaiius. Lsz = ms ; ia ms - sukinio magnetinis kvantinis skaiius 4. Elektron pasiskirstymas atome: a) Kokioms dalelms galioja Paulio draudimo principas? Suformuluokite j; Paulio draudimo principas galioja silpnai sveikaujaniom tapatingom dalelms ir teigia, kad vienoje kvantinje sistemoje negali bti dviej ar daugiau antisimetrinmis banginmis funkcijomis apraom daleli, jeigu j visi kvantiniai skaiiai yra vienodi. Kai daleli rinkiniams taikoma Bozs ir Einteino kvantin statistika arba Fermio ir Dirako statistika tai Paulio princip galima formuluoti taip: vienoje kvantinje sistemoje negali bti dviej fermijon, turini visus tuos paius kvantinius skaiius. b) Kokiais pagrindiniais principais grindiamas elektron pasiskirstymas atome? Elektron pasiskirstymas atome pagrstas Paulio principu ir maiausios energijos principu, kuris teigia, kad nesuadintame atome elektronai pasiskirsto taip, kad atomo energija bt maiausia. Tapatingumo principas: tapatingj daleli sistemos bsena nepakinta, kai sistemos dalels sukeiiamos vietomis. c) Kiek elektron su trimis vienodais kvantiniais skaiiais (n, l ir m) gali bti vienoje kvantinje sistemoje? 2, pavyzdiui vandenilio atome su dviem elektronais trys kvantiniai skaiiai sutampa. 5. Vandenilio atomo spektrai: a) Paaikinkite emisijos ir absorbcijos spektr svokas; Emisijos spektrai - tai spektrai, kurie gaunami, kai atomas ar j grupuot ispinduoliuoja energij, kitaip tariant, tada, kai elektronas i auktesnio lygmens peroka emesn. Absorbcijos spektrai - tai spektrai, kurie gaunami, kai atome susilieja kelios energijos juostos, kitaip tariant, tai spektrai toki atom, kurie sugeria kak, pvz., ultravioletin spinduliuot. b) Kokiame bang ruoe stebimos Laimano, Balmerio ir Paeno spektro linij serijos? Laimano serija susidaro grtant suadintiems vandenilio atomams pagrindin bsen (n=1). Balmerio grtant suadintiems atomams stacionari bsen (n=2).B z

Kai atomas, priklausantis

c) Uraykite ir paaikinkite spektro linij serij formul. Vandenilio atomui (Z=1) pereinant i bsenos, apraomos kvantiniu skaiiumi m, bsen, apraom kvantiniu skaiiumi n, (m>n) ispinduliuojamas fotonas, kurio danis: Z 2 me e 4 1 1 = R 2 2 ; ia R = - Rydbergo konstanta 2 m 8 0 h 3 n Dydiai R/n2 ar R/m2 yra atomo spektriniai termai, kurie yra bdingi konkretaus atomo sandarai ir apibdina jo energin bsen. 6. Franko ir Herco eksperimentas: a) Kokiu tikslu D. Frankas ir G. Hercas atliko j vardu pavadint eksperiment? Jie norjo patikrinti Boro postulatus. 1. (stacionari bsen postulatas) teigia: egzistuoja tam tikros stacionarios atomo bsenos, kuriose jis nespinduliuoja. Tokios bsenos atomo elektronai juda tam tikromis stacionarinmis orbitomis, ir j energija nekinta. 2. (dani postulatas) teigia: atomui pereinant i vienos stacionarios bsenos kit, spinduliuojamas arba absorbuojamas vienas fotonas, kurio energija = h lygi abiej stacionari bsen energij skirtumui b) Paaikinkite eksperimento schem ir gaut voltamperin charakteristik; Elektroninis vamzdis, isiurbus or, pripildytas gyvsidabrio gar. kaits katodas K emituoja elektronus, kuriuos greitina tampos altinis. Tinklelio T ir anodo A grandinje jungti elektronus stabdanios nedidels tampos altinis ir jautrus galvanometras G, kuriuo matuojamas anodo srovs I stiprumas.

Tolydiai didinant tamp U iki 4,9V, anodo srov Ia monotonikai didja, taigi kai energija WWj , tai N j > Ni , t.y. maesns energijos lygmenyje daleli yra daugiau negu didesns energijos lygmenyje. Kai spinduliavimo energija sklinda mediaga, stebimi abiej tip indukuotieji uoliai: absorbcinis ir spindulinis. Pirmasis krintanio spinduliavimo intensyvum maina, antrasis didina. Galutinis rezultatas priklauso nuo to, kuris i j dominuoja. Kadangi N j > Ni , tai krintaniam fotonui didesn tikimyb sveikauti su energijos Wj dalelmis negu su energijos Wi dalelmis. Kai didesn energijos vert Wi turini daleli skaiius Ni > N j vyksta lygmen upildymo apgra. Toki apgr galima gauti trij energetini lygmen sistemoje, jeigu jie pasiymi reikiamomis savybmis. ia W1 yra nesuadinto atomo ar molekuls didiausia energija, o W2 ir W3 suadint energij lygmenys. ia labai svarbu, kad energetinis lygmuo W2 bt metastabilusis. d) Kaip veikia lazeris? Teigiamas grtamasis ryys sudaromas panaudojant du veidrodius, kurie atspindi stiprinam vies. ie veidrodiai dar atlieka ir kit funkcij jie sudaro optin rezonatori. Todl, lazerio virpesi spektr danio aplinkoje lemia paminto rezonatoriaus savj virpesi daniai. 11. Kristalai. Energijos juostos:

a) Kuo skiriasi amorfins ir kristalins mediagos? Fizikoje kietaisias knais vadinami kristaliniai knai, j struktrins dalels erdvje pasiskirsiusios tvarkingai pagal tam tikra geometrin dsningum. Amorfiniai knai patvarios formos knai, kuriuose netoli kiekvienos kno struktrins dalels isidsiusios tvarkingai, o tolstant nuo jos, nuokrypiai nuo lokalios tvarkos didja. itokie knai gali gauti betkoki form. b) Kaip aikinamas atom energijos lygmen skilimas susidarant kristalui? Jei atomai yra toli vienas nuo kito ir tarpusavyje nesveikauja, tai j energijos W spektras yra vienod energij lygmen sistema. Kiekvienas lygmuo nusakomas dviem kvantiniais skaiiais: pagrindiniu n bei orbitiniu l ir yra isigims (2l +1) kart. Atomus suartinant ir taip sudarant kristal, elektrono energija pradeda priklausyti nuo joninio kamieno sukurto elektrinio lauko. Elektrono ir io lauko sveika isigimim panaikina, todl kiekvienas Wn,l suskyla (2l +1)N lygmen (ia N atom skaiius kristale). c) Apibdinkite valentin, laidumo ir draustin juostas. valentin (atitinkanti nesuadint valentini elektron bvius) ir artimiausia jais suadint energij laidumo juosta. Tik gav energijos, elektronai pereina i juost ir gali dalyvauti elektriniame laidume. Abi juostos atskirtos ploio Wg draustine juosta.

12. Metalai, puslaidininkiai ir dielektrikai juostins teorijos poiriu: a) Kaip juost isidstymas ir upildymas elektronais nulemia mediag elektrines savybes? Kuo juostos yra ariau viena kitos, tuo lengviau eletronui i valentins juostos perokti laidumo, todl elektrins laidumo savybs gereja, stipreja, ir kuo daugiau elektron yra juostose, t.y. kuo daugiau laidumo juostoje, tuo geresns elektrins savybs. b) Kada puslaidininkiai pagal elektrin laidum supanaja su dielektrikais? Kai yra didelis draustins juost