3.7.3. Елементи сучасної фізики атомів і молекул

1. Скільки різних квантових станів в атомі відповідає головному квантовому числу n=3 ?

2. Які можливі значення ι і m_ι для головного квантового числа n=5 ?

3. Скільки електронів може бути в атомі, у якого в основному стані заповнені K- і L- оболонки, 3s-підоболонка і є два електрони в 3p-підоболонці? Що це за атом?

4. Записати електронну конфігурацію для атома Натрію. Порядковий номер Натрію в таблиці Менделєєва Z=11.

5. Скільки електронів знаходиться в L- оболонці атома Оксигену? Порядковий номер Оксигену в таблиці Менделєєва Z=8.

6. Електрон в атомі знаходиться в f-стані. Визначити орбітальний момент імпульсу L_e електрона і максимальне значення його проекції на напрямок зовнішнього магнітного поля.

7. Заповненій електронній оболонці відповідає головне квантове число n=3. Визначити число електронів в цій оболонці, які мають однакові слідуючі квантові числа: m_s=1/2 і ι=2.

8. До електродів рентгенівської трубки прикладена напруга 70кВ. Визначити найбільшу частоту рентгенівських променів, що випромінюються цією трубкою.

9. Яка напруга прикладена між електродами рентгенівської трубки, якщо мінімальна довжина хвилі в суцільному рентгенівському спектрі випромінювання рівна 210^-11 м.?

10. Визначити максимальну енергію фотона, що випромінюється в рентгенівській трубці при напрузі між електродами 25 кВ.

11.* Визначити сталу екранування для Вольфрама ( ), якщо при переході електрона в атомі Вольфрама з М-шару на К-шар випромінюються рентгенівські промені з довжиною хвилі λ=0,143 мкм.

12.* Визначити енергію і імпульс кванта світла, що відповідає лінії К_α в спектрі характеристичного рентгенівського випромінювання Марганцю (Z=25).

13.* Обчислити за формулою Мозлі найбільшу довжину хвилі в К-серії характеристичного рентгенівського випромінювання, якщо анод в рентгенівській трубці виготовлений з Молібдену ( ) .

14.* При переході електрона в атомі з L- оболонки на К- оболонку випримінюються рентгенівські промені з довжиною хвилі λ=78,8 пм. В атомі якого елемента відбувся перехід? Стала екранування дорівнює одиниці.

15.* Яку найменшу різницю потенціалів треба прикласти до рентгенівської трубки, анод якої покритий Сріблом ( ), для того, щоб отримати всі лінії К-серії. Для К-серії стала екранування рівна одиниці.

3.7.4. Фізика твердого тіла

1. Зобразити зонні енергетичні схеми для одновалентного метала, діелектрика і чистого напівпровідника. Які енергетичні зони в кристалі дозволені, які зоборонені?

2. Який розподіл частинок по енергіях зображений на Рис.1? Як називаються ці частинки? Яка величина позначена буквою F?

3. Для характеристики яких явищ і для яких речовин використовується розподіл, зображений на Рис.1? Що характеризують суцільна і пунктирна лінії?

4. Що таке „донорний” рівень в напівпровіднику з домішкою? До якої енергетичної зони він ближче розташований? Яка валентність домішки?

5. Що таке „акцепторний” рівень в напівпровіднику з домішкою? До якої енергетичної зони він ближче розташований? Яка валентність домішки?

6. Де розташований рівень Фермі в чистому напівпровіднику? Яку частину енергії активації складає його „енергетична відстань” від зони валентності?

7. Поясніть механізм утворення запірного шару на контакті двох напівпровідників з електронною і дірковою провідністю. Як пояснити односторонню провідність p-n переходу?

8. Визначити контактну різницю потенціалів на контакті Срібла і Платини, якщо робота виходу Срібла А₁=4,74 еВ, Платини – А₂=5,3 еВ, концентрація електронів відповідно n₁=210²⁷ м^-3 і n₂=5,4410²⁷ м^-3 при температурі 276 К.

9. Визначити термоелектрорушійну силу термопари, яка складається із Срібла і Платини, якщо температури спаїв відповідно рівні t₁=20⁰C, t₂=80⁰C, а концентрація електронів у Сріблі – n₁=210²⁷ м^-3 , в Платині – n₂=5,4410²⁷ м^-3.

10. Визначити питому провідність напівпровідника при температурі 580 К, якщо енергія активації ΔE=1еВ, а стала провідності σ₀=44160 (Омм)^-1 .

11.* У скільки разів зменшиться опір чистого Селену при збільшенні температури з 27⁰С до 87⁰С. Енергія активації Селену ΔE=1,5 еВ.

12.* Визначити енергію активації в чистому напівпрвіднику (в еВ), якщо відомо, що приблизно одна пара носіїв заряду припадає на N=10⁹ атомів в Германії при температурі 290⁰ К (густина кристала Германію ρ=5,310³ кг/м³, атомна маса μ=7210^-3 кг/моль, стала концентрації носіїв заряду n₀=5,310²⁰ м^-3 ).

13.* При якій мінімальній частоті світла в домішковому напівпровіднику (Германій – Бор ) збуджується фотопровідність (електрони під дією світлових квантів переходять з акцепторного рівня в зону провідності). Ширина забороненої зони ΔE=1 еВ. Стала Планка рівна 6,626·10^-34 Дж·с.

14.* Яка максимальна довжина хвилі достатня для збудження фотопровідності в Германії з домішкою Фосфору, якщо енергія активації чистого Германія ΔE=0,785 еВ, а донорний рівень знаходиться вище найвищого рівня в зоні валентності на ΔE₁=0,005 еВ. Стала Планка рівна 6,626·10^-34 Дж·с.

15.* Визначити довжину хвилі, при якій в чистому Германії збуджується фотопровідність (електрони під дією світлових квантів переходять з зони валентності в зону провідності). Енергія активації чистого Германія ΔE=0,785 еВ, стала Планка рівна 6,626·10^-34 Дж·с, швидкість світла рівна 310⁸ м/с.

16.* Власний напівпровідник (Германієвий) має при деякій температурі питомий опір ρ=0,5 Омм. Визначити концентрацію носіїв струму, якшо рухливість електронів u_n=0,38 м²/(В·с) і дірок u_n=0,18 м²/(В·с).

3.8. Я Д Е Р Н А Ф І З И К А