8.5 Квантовомеханическое описание атома водорода. Спин электрона. (3 ч)
Уравнение Шредингера
для электрона в атоме водорода. Возможные
значения энергии электрона. Квантовые
числа
.
Вырождение состояний, кратность
вырождения. Формулы квантования
орбитальных механического и магнитного
моментов электрона и их проекций на
направление внешнего магнитного поля.
Магнетон Бора. Снятие вырождения по
квантовому числу
при помещении атома во внешнее магнитное
поле.
Схема энергетических уровней атома, правило отбора и образование спектра атома.
Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона, спиновое квантовое число. Формулы квантования спиновых механического и магнитного моментов и их проекций на направление магнитного поля.
Понятие о явлениях магнитного резонанса.
8.6. Оптические квантовые генераторы. (1 ч)
Излучение (спонтанное и вынужденное) и поглощение света; принцип детального равновесия. Закон поглощения Бугера-Ламберта-Бэра. Инверсная населенность атомов. Метастабильное состояние.
Принцип работы квантового генератора. Особенности лазерного излучения.
Управляемая самостоятельная работа студентов.
Подготовка протоколов к лабораторным работам. Внешний фотоэффект.
Теория Бора атома водорода. Решение задач.
МОДУЛЬ 9
ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ СТАТИСТИКИ И ЗОННОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА.
9.1. Общие сведения о квантовых статистиках. Энергетические зоны. (2 ч)
Отличие квантовых статистик от классической статистики Максвелла-Больцмана (дискретная структура фазового пространства, неразличимость частиц одного сорта). Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение Ферми-Дирака для электронного газа в металле. График функции распределении при различных температурах. Уровень Ферми. Понятие температуры Ферми.
Понятие о зонной теории твердых тел. Образование энергетических зон в кристаллических телах. Деление твердых тел на проводники, диэлектрики и полупроводники в соответствии со структурой энергетических зон и их заполнением электронами.
9.2. Электропроводность полупроводников. (2 ч)
Собственная проводимость полупроводников. Энергетическая диаграмма и уровень Ферми для полупроводника с собственной проводимостью. Выражение и график зависимости от температуры для удельной проводимости собственного полупроводника.
Примесная проводимость полупроводника. Энергетическая диаграмма. Примесные уровни и уровень Ферми в донорных и акцепторных полупроводниках. Выражение для удельной проводимости примесных полупроводников и график ее зависимости от температуры.
Внутренний фотоэффект. Фотопроводность полупроводника.
Применение полупроводников.
9.3. Контакт двух металлов и термоэлектрические явления. (2 ч)
Потенциальная, кинетическая и полная механическая энергия свободного электрона в металле. Работа выхода электрона из металла, потенциал выхода. Смещение энергетических зон при сообщении металлу избыточного электрического заряда.
Контакт металлов. Внешняя и внутренняя контактная разность потенциалов. Законы Вольта. Явление Зеебека. Термопары. Явление Пельтье. Явление Томсона.
Контакт металла с полупроводником.
9.4. Контакт электронного и дырочного полупроводников. P-n-переход. (2 ч)
Изменение картины энергетических зон p- и n-полупроводников при приведении их в контакт. Равенство потоков основных и неосновных носителей заряда. Смещение энергетических зон обоих полупроводников под действием внешней разности потенциалов. Запорный и пропускной режимы прохождения электрического тока через контакт. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода. Выпрямляющее действие p-n-перехода.
9.5. Элементы физики атомного ядра. (2 ч)
Состав атомного ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Ядерные силы. Модели атомных ядер.
Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада.
Ядерные реакции. Реакция деления ядер. Реакция синтеза ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций. Ядерная энергетика.